鈦表面激光熔覆納米碳管組織與性能的研究.pdf

1、材料的失效往往始于材料的表面，因此材料的表面結(jié)構(gòu)與特性直接關(guān)系到材料的使用性能及壽命。鈦及鈦合金具有高的比強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、低密度和良好的抗腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，但是其較差的耐磨性限制了其進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。本研究選用具有特殊結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料-碳納米管作為預(yù)覆層材料，利用激光熔覆技術(shù)對(duì)純鈦的表面進(jìn)行熔覆改性處理，試圖制備出完好的熔覆層，在保證鈦的高比強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、低密度等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，獲得優(yōu)良的摩擦磨損性能。
　　本實(shí)驗(yàn)首先研究了激光熔覆工藝參數(shù)對(duì)

2、熔覆層表面質(zhì)量的影響?？疾炝思す馐β?、激光掃描速度對(duì)熔覆層的表面形貌、粗糙度、微觀組織、熔覆層硬度、摩擦系數(shù)等組織性能的影響，對(duì)比分析了功率、掃描速度的變化對(duì)熔覆層表面形貌、微觀組織和性能的影響規(guī)律和變化趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，利用X-射線衍射儀、摩擦磨損試驗(yàn)儀和掃描電鏡(SEM)等對(duì)一確定工藝條件下激光熔覆層進(jìn)行了截面組織觀察和相組成分析，探討了硬化層的組織分布與形成規(guī)律，對(duì)比研究了熔覆試樣與原始純鈦試樣的摩擦系數(shù)、磨損量、磨痕特征，進(jìn)而

3、探討了熔覆層的耐磨機(jī)制。
　　結(jié)果表明:不同激光工藝條件對(duì)熔覆層的表面質(zhì)量影響較大，隨著激光掃描速度的的降低，熔覆層裂紋開(kāi)始逐漸增加而后減小，最后出現(xiàn)層片狀脫落現(xiàn)象，熔覆層粗糙度呈現(xiàn)出先減小后增大的變化規(guī)律，最小可達(dá)2.5μm左右;隨著激光功率的降低，熔覆層表面質(zhì)量逐漸平滑，功率過(guò)低時(shí)出現(xiàn)未熔透現(xiàn)象，熔覆層粗糙度先減小而且逐漸增大，最佳可達(dá)2.1μm左右;功率密度與激光輸出功率成正比，與激光掃描速度成反比，隨著功率密度的增加，熔覆

4、層內(nèi)部組織大體從樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)向花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)變化;激光熔覆后熔覆層表面硬度較之純鈦硬度可提升3-4倍;熔覆層內(nèi)橫截面硬度隨著熔覆層深度的增加呈梯度下降，并且隨著激光功率密度的降低呈下降趨勢(shì)，熔覆層硬化區(qū)最深可達(dá)650μm左右;熔覆層表面摩擦系數(shù)隨著激光功率的增加，呈現(xiàn)出先降低后增加的過(guò)程，最小可達(dá)0.2左右。
　　結(jié)果表明:激光熔覆層內(nèi)部呈現(xiàn)三個(gè)不同的組織特征，隨著熔覆層深度的增加其組織特征依次為樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)、花瓣?duì)罱Y(jié)構(gòu)、柱狀結(jié)構(gòu);在優(yōu)化