激光原位制備硼化鈦與鎳鈦合金增強(qiáng)鈦基復(fù)合涂層

北京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院的前期研究表明,通過在TC4 鈦合金表面直接采用激光原位熔覆TiB2粉末能夠制備出具有TiB2顆粒和TiB 短纖維梯度分布的涂層。 據(jù)此，該學(xué)院試圖采用純Ni 與TiB2粉末作為熔覆材料, 運(yùn)用激光熔覆原位技術(shù)在TC4 鈦合金表面制備出以高硬度TiB2和TiB為增強(qiáng)相,以高韌性NiTi和Ti為基體的復(fù)合涂層。 然而在Ni+Ti二元合金系中, 除生成NiTi 外, 還可能生成Ni3Ti 和NiTi2金屬間化合物, 其中Ni3Ti 還存在室溫脆性問題;而且Ni 在一定條件下還可能與TiB2及Ti發(fā)生反應(yīng),生成Ni3B, Ni4B3和Ni20Ti3B6等相;同時(shí)Ni 的添加還可能影響到TiB 短纖維的體積分?jǐn)?shù)與長徑比。 因此,有必要對(duì)激光原位熔覆涂層中相的種類及含量隨激光功率密度的變化關(guān)系進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)首先以不同配比的Ni粉末和TiB2粉末混合物為預(yù)置層,利用激光原位技術(shù)在鈦合金表面制備了bcc結(jié)構(gòu)的NiTi合金、TiB短纖維與TiB2顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合涂層。運(yùn)用XRD,SEM與EPMA等實(shí)驗(yàn)手段,對(duì)合成的鈦基復(fù)合涂層進(jìn)行測(cè)試分析。結(jié)果表明,隨著激光功率密度與Ni粉末添加量的增加,涂層表面成形質(zhì)量得到改善;然而隨著Ni添加量的提高,涂層中出現(xiàn)了NiTi2新相,且TiB短纖維變得粗大;通過熱力學(xué)計(jì)算可知,反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力大小順序?yàn)镹i3Ti>NiTi2>NiTi>TiB,并結(jié)合涂層中相種類及含量的變化規(guī)律,探討了不同元素反應(yīng)間的競爭機(jī)制。

摘自《金屬學(xué)報(bào)》