激光熔化沉积TiB2增强TiAl基合金涂层的组织及力学性能

作者：王虎; 赵琳^*; 彭云^*; 蔡啸涛; 田志凌

来源：金属学报, 2023, 59(02): 226-236.

• 激光熔化沉积
• TiAl基合金
• TiB2
• 微观组织
• 力学性能

采用激光熔化沉积在TC4合金表面制备出不同TiB2含量(0、10%、20%、30%，质量分数)的TiAl基合金涂层，利用XRD、OM、SEM、显微硬度计、压痕法(断裂韧性)、磨损试验机以及激光共聚焦显微镜等，系统研究了TiB2含量对涂层微观组织与力学性能的影响。结果表明，涂层组织由底部沿厚度方向依次为平面晶、柱状晶和等轴晶，随着TiB2含量增加，柱状晶高度逐渐降低。TiB2/TiAl复合涂层由Ti Al合金基体相(γ+α2)以及TiB2增强相组成，直接添加的TiB2颗粒大多没有熔化，但直接添加的TiB2颗粒外层与Ti Al合金熔体发生溶解反应后原位析出初生TiB2和次生TiB2，初生TiB2呈块状，次生TiB2呈短棒状和条带状。随着TiB2含量由0增加至10%，涂层基体组织明显细化，但继续增加TiB2含量(20%、30%)并未产生进一步的细化作用。随着TiB2含量由0增加至30%，涂层的表面硬度由530.5 HV增加至738.4 HV，断裂韧性由7.75 MPa·m1/2降低至3.17 MPa·m1/2，磨损率由3.98 mg/mm2减少至0.42 mg/mm2，并且磨损面的磨损程度及其粗糙度也随之降低。未添加TiB2时，涂层的磨损机制以显微切削为主，多次塑性变形为辅；TiB2含量为10%时，涂层的磨损机制以显微切削为主，微观断裂为辅；随着TiB2含量增加，磨损机制逐渐转向微观断裂；TiB2含量为30%时，涂层的磨损机制以微观断裂为主，显微切削为辅。

• 单位
  钢铁研究总院; 北华航天工业学院