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激光辐照对超音速激光沉积Ti6Al4V涂层致密性及耐磨损 性能的影响

激光辐照；冷喷涂；Ti6Al4V涂层；致密性；耐磨损性能

为了系统研究激光辐照对超音速激光沉积Ti6Al4V（SLD-Ti6Al4V）涂层颗粒界面结合及致密性的影响，并揭示涂层界面结合与其耐磨损性能的关系，本文采用不同激光功率在Ti6Al4V基板上制备了SLD-Ti6Al4V涂层，利用SEM、EDS、XRD、显微硬度仪、摩擦磨损仪等对涂层微观特性、物相组成、显微硬度、摩擦磨损性能进行了分析。

结果表明激光辐照会诱使SLD-Ti6Al4V涂层中颗粒界面发生原位氮化反应生成氮化钛陶瓷相，且随着激光辐照功率的升高，氮化钛的尺寸和含量会增加。当激光辐照功率为800 W时，氮化钛陶瓷相的宽度可达4.5 µm，在涂层中的面积占比可达28.06%。由于界面氮化钛陶瓷相对孔隙具有闭合效应，SLD-Ti6Al4V涂层的孔隙率可从CS-Ti6Al4V涂层的8.28%降至1.85%。由于高硬度陶瓷相的存在，SLD-Ti6Al4V涂层的显微硬度可达到360-370 HV_0.2。此外，SLD-Ti6Al4V涂层较Ti6Al4V基体和CS-Ti6Al4V涂层具有更优的耐磨损性能，这是由于SLD-Ti6Al4V涂层在高能激光束加热与高压氮气源的共同作用下于颗粒界面处原位生成Ti₂N、TiN等氮化物反应层，不仅提高了涂层致密度，而且还可使颗粒之间形成冶金结合，提高界面结合强度。这些原位生成且结合良好的氮化钛陶瓷相使SLD-Ti6Al4V涂层的耐磨损性能得到提升。