269 / 2021-06-07 16:49:33

Ti6Al4V合金激光熔覆Ti3SiC2增强Ni60复合涂层组织

为了提高Ti6Al4V合金的耐磨减摩性能，在其表面利用激光熔覆技术制备出两种Ti₃SiC₂/Ni60复合涂层，分别是5%Ti₃SiC₂+Ni60 (N1)和10%Ti₃SiC₂+Ni60 (N2)，研究了这两种涂层在室温、300和600 ℃下的微观组织、显微硬度、摩擦学性能表现及相关磨损机理。结果表明：涂层主要由硬质相TiC/TiB/Ti_xNi_y，γ-Ni固溶体连续相和润滑相Ti₃SiC₂组成。性能测试结果表明，涂层相比于基体提升明显，N1、N2涂层的显微硬度均为基体(350 HV_0.5)的3倍左右，分别为1101.9 HV_0.5和1037.23 HV_0.5，在室温、300和600 ℃下的摩擦系数分别为0.39、0.35、0.30和0.41、0.45、0.44，均小于基体(0.51、0.49、0.47)。N1、N2涂层在室温、300和600 ℃下的磨损率分别为3.07×10⁻⁵、1.47×10⁻⁵、0.77×10⁻⁵ mm³/(N·m)和1.45×10⁻⁵、0.96×10^-5、0.62×10⁻⁵ mm³/(N·m)，均远小于基体(35.96×10⁻⁵、25.99×10⁻⁵、15.18×10⁻⁵mm³/(N·m)。通过进一步的深入微观磨损形貌分析及成分定量分析，得出：在室温下，磨粒磨损、塑性变形以及轻微的黏着磨损为两种涂层的主要磨损机理；300 ℃时，塑性变形、氧化磨损和黏着磨损是N1涂层的对应机理，600 ℃时出现了三体磨粒磨损；在300和600 ℃时，黏着磨损、氧化磨损及磨粒磨损为N2涂层的主要磨损机理。该研究为Ti6Al4V合金表面耐磨减摩功能改性提供了新的解决方案的同时，进一步探索了Ti₃SiC₂在磨损中起到的作用及机制，并证明了该固体润滑相的有效性及潜力。