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TiC生成方式对激光熔覆镍基涂层组织和性能的影响

时间:2020-02-22 15:02:11  来源:  作者:

 磨损是材料失效的主要形式之一,在材料表面制备耐磨涂层可有效延长易磨损零部件的使用寿命,在工程应用领域具有重要意义。由于TiC陶瓷颗粒熔点高、硬度大、热稳定性好,作为增强相与金属基体复合能显著提高涂层性能,TiC颗粒增强耐磨涂层成为近年来的研究热点。王植将TiC粉预置在45钢上,制备出TiC质量分数为20%~50%的激光涂层,其中50%TiC涂层存在很多裂纹,TiC颗粒未能与基体冶金结合。Cai等把TiC 粉喷涂在45钢基材上,当TiC 体积分数为30%时,涂层磨损率最低(测试参数:GCr15钢对磨球,载荷6~12 N,速度0.1 m/s)。赵雪阳等对H13钢表面的TiC激光涂层进行磨损试验,结果显示20%TiC涂层耐磨性最佳(测试参数:45钢对磨环,载荷200N,转速200r/min)。陈灏等以Ti粉和C粉为原料,在Q235钢表面制备等离子涂层,研究表明Ti+C粉质量分数大于10%时,涂层中才有TiC的生成。Emamian 等采用同步送粉的方式,使Ti粉和C 粉在AISI1030钢上形成TiC涂层,激光扫描速度由6mm/s降为4 mm/s,涂层最高显微硬度由800HVN升至1200HVN。由文献可知,涂层中的TiC通过两种方式生成:一种是直接以TiC粉为原料,称为外加法;另一种是由原料之间发生反应生成TiC,主要Ti粉和C粉反应,称为原位法。增强相TiC 的特征直接关系到涂层的组织与性能,而目前的研究主要基于一种方法(外加法或原位法)进行涂层制备和性能探索,甚少关注TiC 生成方式的不同对涂层造成的影响。此外,文献中TiC 涂层的制备方式(粉末体系、基材、制备技术及工艺条件等)和性能测试参数各不相同,无法根据已报道数据对比评价两种生成方式的差异。为此,文中在相同的试验条件下,分别以外加法和原位法制备了TiC耐磨涂层,对比研究了TiC生成方式对涂层的物相组成、微观组织、硬度和耐磨损性能的影响。分别以TiC粉和Ti+C粉为原料,采用外加法和原位法制备了TiC/Ni 激光熔覆涂层,分析了TiC生成方式对涂层物相组成、微观组织、硬度和磨损性能的影响。结果表明,涂层的物相组成不受生成方式的影响;但Ti+C质量分数高于30%时,原位法涂层无法成型,而外加法可获得40%TiC的涂层。外加法涂层中TiC以原料TiC为主,少量溶解析出的结晶TiC;而原位法涂层中TiC全部为结晶析出,分布更加均匀,颗粒细小,枝晶数量增多。原位法涂层的平均硬度和耐磨性均优于相同TiC含量的外加法涂层;涂层中TiC 含量(质量分数)20%增至30%时,涂层硬度升高,耐磨性下降,生成方式引起的磨损性能差异由5%降至0.6%

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