激光原位制备硼化钛与镍钛合金增强钛基复合涂层

激光原位制备硼化钛与镍钛合金增强钛基复合涂层

北京工业大学材料学院的前期研究表明,通过在TC4 钛合金表面直接采用激光原位熔覆TiB2粉末能够制备出具有TiB2颗粒和TiB 短纤维梯度分布的涂层。 据此，该学院试图采用纯Ni 与TiB2粉末作为熔覆材料, 运用激光熔覆原位技术在TC4 钛合金表面制备出以高硬度TiB2和TiB为增强相,以高韧性NiTi和Ti为基体的复合涂层。 然而在Ni+Ti二元合金系中, 除生成NiTi 外, 还可能生成Ni3Ti 和NiTi2金属间化合物, 其中Ni3Ti 还存在室温脆性问题;而且Ni 在一定条件下还可能与TiB2及Ti发生反应,生成Ni3B, Ni4B3和Ni20Ti3B6等相;同时Ni 的添加还可能影响到TiB 短纤维的体积分数与长径比。 因此,有必要对激光原位熔覆涂层中相的种类及含量随激光功率密度的变化关系进行研究。实验首先以不同配比的Ni粉末和TiB2粉末混合物为预置层,利用激光原位技术在钛合金表面制备了bcc结构的NiTi合金、TiB短纤维与TiB2颗粒增强钛基复合涂层。运用XRD,SEM与EPMA等实验手段,对合成的钛基复合涂层进行测试分析。结果表明,随着激光功率密度与Ni粉末添加量的增加,涂层表面成形质量得到改善;然而随着Ni添加量的提高,涂层中出现了NiTi2新相,且TiB短纤维变得粗大;通过热力学计算可知,反应驱动力大小顺序为Ni3Ti>NiTi2>NiTi>TiB,并结合涂层中相种类及含量的变化规律,探讨了不同元素反应间的竞争机制。

摘自《金属学报》