摘要: 钛合金较差的表面性能如低硬度、易发生粘着磨损，大大限制了其应用领域。激光熔覆作为一种优良的表面工程技术，可以有效提高其表面性能。本文使用HL-5000型连续横流CO2气体激光器，在钛合金表面激光熔覆4组WC-纯Ni-NiCrBSi合金粉末体系后，成功制备... 展开 钛合金较差的表面性能如低硬度、易发生粘着磨损，大大限制了其应用领域。激光熔覆作为一种优良的表面工程技术，可以有效提高其表面性能。本文使用HL-5000型连续横流CO2气体激光器，在钛合金表面激光熔覆4组WC-纯Ni-NiCrBSi合金粉末体系后，成功制备了与Ti6Al4V冶金结合良好的具有优异耐磨性的复合涂层。之后，开展了对30%WC-70%纯Ni与30%WC-21%纯Ni-49%NiCrBSi两组成分的熔覆层进行激光重熔处理的实验。通过使用XRD、OM、SEM以及EDS等手段，调查了熔覆材料成分变化和激光重熔对熔覆层组织演变的影响。此外，利用显微硬度计、维氏硬度计、摩擦磨损综合测试机、轮廓仪以及电子天平，也研究了涂层显微硬度、断裂韧性和耐磨性等力学性能变化。 激光熔覆4组WC+纯Ni+NiCrBSi粉末的复合涂层试验表明：涂层1（30%WC-70%纯Ni）主要由作为增强相的WC、TiC与作为基质的?(Ti)、TiNi和Ti2Ni组成，两种新相(W，Ti)C与 Ni3B在涂层2（30%WC-21% Ni-49% NiCrBSi）中形成。当熔覆材料中NiCrBSi含量由63%增加到70%时，涂层基质由TiNi和TiNi3组成，并且改善了组织均匀性。随着熔覆层中NiCrBSi含量的增加，涂层的硬度逐渐增加（745 HV0.1,976 HV0.1,1046 HV0.1和1107 HV0.1），而涂层断裂韧性呈现下降的趋势（4.20 MPa·m1/2,3.57 MPa·m1/2,3.02 MPa·m1/2和2.92 MPa·m1/2）。此外，涂层的硬度逐渐增加而断裂韧性是降低的，涂层磨损机制由涂层1的微观切削变为涂层2和3的微观切削和脆性剥落混合，再变为涂层4的脆性剥落。涂层2的熔覆材料体系有利于涂层耐磨性的提高。 激光重熔30%WC-21%纯Ni-49%NiCrBSi成分的熔覆层试验表明：涂层主要由(W，Ti)C、TiC、Ni3B、Ni4B3、?(Ti)、TiNi和Ti2Ni物相组成，并且重熔后更多富含Ti的化合物如?(Ti)与Ti2Ni生成；涂层的表面轮廓呈现凸起圆弧状，在重熔后弧度大大降低，并且它们的稀释率分别是54.0%和74.1%；涂层重熔前后的硬度分别是1021.7 HV和923.7 HV，而涂层断裂韧性从3.57 MPa·m1/2增加到4.81 MPa·m1/2。 激光重熔30%WC-70%纯Ni成分的熔覆层试验表明：相比于熔覆层，重熔后涂层变得更加致密并且缺陷数量大大减少；虽然重熔前后涂层平均硬度十分接近（726.9 HV0.1和746.0 HV0.1），但它们的值相比于Ti6Al4V基体的硬度（386.0 HV0.1）提高了2倍左右；而涂层的断裂韧性重熔前的2.63 MPa·m1/2变为重熔后的3.15 MPa·m1/2，大约增加了20%；涂层重熔前后的磨损体积和磨损质量变化也揭示了重熔后涂层耐磨性的改善。 收起