热处理对钛合金表面激光原位合成高铌Ti-Al金属间化合物涂层高温抗氧化行为的影响 被引量：10

1

作者 刘洪喜 李正学 +2 位作者 张晓伟 谭军 蒋业华 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期201-210,共10页

采用激光原位合成技术在BT3-1钛合金表面制备了高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。根据XRD谱分析涂层的物相结构,通过GSL-1600X型管式炉测试950℃循环氧化条件下热处理前后基材和涂层单位面积的氧化增重,绘制氧化动力学曲线,并据此比较涂... 采用激光原位合成技术在BT3-1钛合金表面制备了高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。根据XRD谱分析涂层的物相结构,通过GSL-1600X型管式炉测试950℃循环氧化条件下热处理前后基材和涂层单位面积的氧化增重,绘制氧化动力学曲线,并据此比较涂层和基材的抗氧化性能。借助OM和SEM观察了氧化前后涂层的微观形貌,探讨了其高温抗氧化机理。结果表明,热处理前的涂层主要由单质Nb、金属间化合物g-TiAl、a_2-Ti_3Al和Ti_3Al2等物相组成,热处理后的涂层,单质Nb固溶到g-TiAl和a2-Ti_3Al中,同时形成了新相Ti_3Al Nb0.3,涂层近似为g-TiAl+a_2-Ti_3Al双相组织。热处理前涂层的氧化动力学曲线介于线性规律和抛物线规律之间,其高温抗氧化性能比钛合金基材提高了2倍。热处理后涂层的氧化动力学曲线近似呈抛物线规律,且氧化速率小,其高温抗氧化性能比钛合金基材提高了20倍以上。950℃循环氧化条件下,涂层氧化层表面形成了连续致密的胶囊状氧化物,氧化层紧密粘附在未氧化涂层部分,氧化层对涂层起到了良好保护作用,而钛合金基材表面则形成疏松多孔的絮状氧化物,氧化层从基材处碎裂、剥落。Nb的合金化显著改善了Ti-Al金属间化合物的高温抗氧化性能。 展开更多

关键词 钛合金 激光原位合成 Ti-Al金属间化合物 热处理 高温抗氧化行为

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热处理条件下激光原位合成高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层的微结构特征 被引量：6

2

作者 刘洪喜 李正学 +2 位作者 张晓伟 郭新政 王悦怡 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1477-1485,共9页

为了提高钛合金的高温抗氧化性能,推动钛合金在高温和复杂工况环境下的进一步工程应用,利用高能激光束作用下Ti、Al、Nb三种元素混合粉末之间的原位反应在BT3-1钛合金表面制备了高温抗氧化的高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。针对原位反... 为了提高钛合金的高温抗氧化性能,推动钛合金在高温和复杂工况环境下的进一步工程应用,利用高能激光束作用下Ti、Al、Nb三种元素混合粉末之间的原位反应在BT3-1钛合金表面制备了高温抗氧化的高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层。针对原位反应所制备涂层存在的缺陷,通过自行设计的热处理工艺优化了涂层和界面微观组织。借助光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了热处理前后复合涂层的物相结构及显微形貌。结果表明:热处理前的涂层主要由单质Nb、金属间化合物γ-TiAl、α_2-Ti_3Al、Ti_3Al_2等物相组成;热处理后的复合涂层,单质Nb固溶到γ-TiAl和α_2-Ti_3Al中,同时形成了新相Ti_3AlNb_(0.3),涂层近似为γ-TiAl+α_2-Ti_3Al双相层片状等轴晶组织。此外,涂层中并未观察到减弱抗氧化性的单质Nb颗粒和Ti_3Al_2相,Ti、Al、Nb的宏观偏析得以消除,涂层与基材界面位置的气孔和裂纹均以消失,出现了明显的白亮带冶金结合过渡层,涂层组织也更加均匀致密。热处理对提高钛合金表面Nb的合金化程度和改善Ti-Al金属间化合物的高温抗氧化性能起到了显著的促进作用。 展开更多

关键词 激光原位合成 热处理 Ti-Al金属间化合物 复合涂层 微观组织

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原位激光定向能量沉积NiTi形状记忆合金的微观结构和力学性能 被引量：1

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作者 陈斐 邱鹏程 +3 位作者 刘洋 孙兵兵 赵海生 沈强 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期180-190,共11页

以Ni粉与Ti粉为原料,采用激光定向能量沉积(LDED)技术制备NiTi形状记忆合金。利用XRD、物相拟合、SEM、EDS和DSC等测试方法,对NiTi合金的显微组织、物相含量和物相转变进行分析,随后采用压缩圆柱样品进行形状记忆效应测试,并评估其形状... 以Ni粉与Ti粉为原料,采用激光定向能量沉积(LDED)技术制备NiTi形状记忆合金。利用XRD、物相拟合、SEM、EDS和DSC等测试方法,对NiTi合金的显微组织、物相含量和物相转变进行分析,随后采用压缩圆柱样品进行形状记忆效应测试,并评估其形状记忆效应。激光能量密度较低时,NiTi合金中产生大量Ni_(4)Ti_(3)相沉淀,随着激光能量密度增加,Ni_(4)Ti_(3)相消失。激光能量密度为20.0 J/mm^(2)时,NiTi合金具有2878 MPa的压缩断裂强度与34.9%的压缩失效应变,且样品在循环20 cyc后具有88.2%形状记忆恢复率。 展开更多

关键词 激光定向能量沉积 激光原位合成 NITI形状记忆合金 形状记忆效应

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激光原位制备Cr-Fe-Al-Ti-C复合涂层 被引量：5

4

作者 张曼莉 郑文权 +1 位作者 邱长军 刘赞 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期19-22,共4页

用CrFe、FeAl、Ti和304不锈钢粉末为涂层原材料,在哈氏合金表面利用火焰喷涂和激光原位合成技术制备了Cr-Fe-Al-Ti-C复合涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度仪等分别对复合涂层表面宏观形貌、微观组织结构以及显微... 用CrFe、FeAl、Ti和304不锈钢粉末为涂层原材料,在哈氏合金表面利用火焰喷涂和激光原位合成技术制备了Cr-Fe-Al-Ti-C复合涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度仪等分别对复合涂层表面宏观形貌、微观组织结构以及显微硬度进行了分析。结果表明,复合粉末CrFe、FeAl和Ti质量比为2∶2∶1时,涂层表面较光整,无气孔、裂纹和过熔等缺陷。激光原位合成含有Cr2O3、Al2O3、Cr7C3、SiC等硬质陶瓷相的3种复合涂层组织弥散均匀分布,无凹坑和裂纹等缺陷,复合涂层与基材形成了良好的冶金结合。3种复合涂层的显微硬度值较基材均有显著提高,最高达974.9HV0.2,约为基材硬度的4倍。 展开更多

关键词 火焰喷涂 激光原位合成 复合涂层 宏观形貌 微观组织 显微硬度

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激光熔覆原位自生Ti-Al-Si复合涂层的微观组织和高温抗氧化性能 被引量：15

5

作者 刘洪喜 赵艳爽 +2 位作者 张晓伟 郝轩宏 张璐璐 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期316-325,共10页

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用激光熔覆原位自生技术,在TC4钛合金表面自行设计并制备了原子百分比为Ti∶Al∶Si=41∶41∶18和Ti∶Al∶Si=35∶35∶30的两种涂层。通过XRD、OM、SEM表征了涂层的微观组织和物相组成;借助管式电阻炉测... 为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用激光熔覆原位自生技术,在TC4钛合金表面自行设计并制备了原子百分比为Ti∶Al∶Si=41∶41∶18和Ti∶Al∶Si=35∶35∶30的两种涂层。通过XRD、OM、SEM表征了涂层的微观组织和物相组成;借助管式电阻炉测试了涂层和基体试样在800℃×24h×5次循环氧化条件下的高温抗氧化性能;结合氧化增重和氧化动力学曲线分析了涂层的高温抗氧化机理。结果表明,涂层主要由Ti5Si3、Ti7Al5Si12、Ti3Al、TiAl和TiAl3等物相组成。涂层中没有出现一般激光熔覆所产生的外延生长柱状晶组织,全部为细小等轴晶。在800℃×24h×5次循环氧化条件下,TC4基材单位面积的氧化增重约为35.1mg·cm-2,涂层的约为2.8mg·cm-2和3.3mg·cm-2。两种涂层的高温抗氧化性能较钛合金基材分别提高了12.5倍和10.6倍。激光熔覆原位自生Ti-Al-Si复合涂层能明显改善TC4钛合金的高温抗氧化性能。涂层抗氧化性改善的机理,一方面是表面生成了连续致密的TiO2、Al2O3、SiO2氧化层,阻碍了氧扩散;另一方面是提高了氧化层的黏附性,使氧化层不易从涂层表面剥落,对涂层未氧化部分起到了很好的保护作用。 展开更多

关键词 激光原位合成 钛合金 复合涂层 微观组织 高温抗氧化

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Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层 被引量：5

6

作者 张晓伟 刘国政 +1 位作者 易俊超 刘洪喜 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期61-68,共8页

目的为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺,研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料,采用基于挤压预置粉... 目的为探究Ti6Al4V钛合金表面TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层的激光熔覆制备新工艺,研究Nb含量对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构及显微硬度的影响规律。方法以Nb原子数分数分别为10%、15%和25%的Ti+Nb+AlN混合粉末为原材料,采用基于挤压预置粉末法的激光熔覆原位合成技术,制备出TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层。通过X射线衍射仪(XRD)物相定性分析,并结合扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱仪(EDS),对TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层中的物相进行定性分析,结合二元平衡相图,进一步分析激光原位化学反应机理。借助显微硬度计,研究TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层微结构对截面显微硬度分布的影响规律。结果在高能密度激光束作用下,混合粉末中Ti和AlN发生了充分的激光原位化学反应,生成了TiN陶瓷增强相,TiN陶瓷增强相的含量与Ti粉和AlN粉末的含量正相关。Nb含量的增加显著影响了Ti-Al-Nb基体相的种类,而不改变增强相的种类,随着Nb含量的增加,含Nb基体相的种类增多,发生Ti3Al→Ti3AlNb→Ti2AlNb→Ti39Nb→Nb7Al的转变。随着TiN增强相含量减少,复合涂层截面平均显微硬度从993.2HV0.5降至701.4HV0.5。结论Nb含量的增加,不会改变TiN/Ti-Al-Nb基复合涂层增强相的种类,但可以降低TiN增强相的含量,从而降低复合涂层截面平均显微硬度。 展开更多

关键词 激光熔覆 激光原位合成 氮化钛 钛铝铌金属间化合物 复合材料涂层

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激光原位合成Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层组织结构与性能 被引量：5

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作者 张曼莉 邱长军 +2 位作者 蒋艳林 郑文权 夏琰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期57-65,共9页

先利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过激光原位反应技术在火焰喷涂涂层表面原位合成了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。分别采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD... 先利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过激光原位反应技术在火焰喷涂涂层表面原位合成了Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层。分别采用体视显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、立式万能摩擦磨损试验机以及静态铅铋腐蚀实验装置等分析测试手段对涂层的形貌、微观组织结构、物相组成、显微硬度、干滑动摩擦磨损性能以及耐液态铅铋合金腐蚀性能等进行了研究。实验结果表明:激光原位合成的Al_2O_3-TiO_2复合陶瓷涂层表面整体平整、光滑、致密,基本没有凹坑、裂纹和孔隙等缺陷,与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层内部存在完全结晶区和非结晶区,且界面明显。涂层表面主要物相为Al_2O_3,TiO_2,(Al.948Cr.052)_2O_3,Fe_2TiO_5和FeCr等。涂层截面平均显微硬度约为1864.2HV0.2,比基体CLAM钢提高了约3倍,且沿横截面方向呈平稳过渡的阶梯状分布。与基体CLAM钢相比,涂层具有良好的耐磨性能,其磨损量仅为基体的1/6,并且涂层在液态铅铋中表现出良好的耐腐蚀性能。 展开更多

关键词 火焰喷涂 激光原位合成技术 Al2O3-TiO2复合陶瓷涂层 微观组织结构 性能

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N_2和Ar气氛下激光原位合成TiN/钛基复合涂层 被引量：4

8

作者 张晓伟 刘洪喜 +1 位作者 蒋业华 王传琦 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期31-37,共7页

分别以高纯N2和高纯Ar为保护气体,在TC4钛合金基材表面激光原位合成了TiN/钛基复合涂层。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对复合涂层的微观结构和力学性能进行了分析,通过空气电阻炉初步测试了复合涂层的相对高温耐氧化性... 分别以高纯N2和高纯Ar为保护气体,在TC4钛合金基材表面激光原位合成了TiN/钛基复合涂层。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对复合涂层的微观结构和力学性能进行了分析,通过空气电阻炉初步测试了复合涂层的相对高温耐氧化性。结果表明,Ar气氛下原位合成的复合涂层含有较多未完全反应的Ti相,组织均匀性较差,涂层截面显微硬度分布不均;而N2气氛下的原位合成反应比较充分,原位合成复合涂层主要由TiN和Ti3Al两相组成,涂层组织均匀致密,含较多高硬度TiN相,显微硬度自基体至涂层过渡平缓,且平均显微硬度较Ar气氛下复合涂层高约40.7%,600℃和800℃的相对耐氧化性值分别是TC4基体钛合金的6.83倍和1.94倍,较Ar气氛下的复合涂层提高约17.96%和19.75%。 展开更多

关键词 材料 高温耐氧化性 激光原位合成 TIN 钛基复合涂层 显微组织 力学性能

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304不锈钢激光原位合成自润滑涂层的宽温域摩擦学性能 被引量：3

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作者 王勉 刘秀波 +2 位作者 欧阳春生 罗迎社 陈德强 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期133-143,共11页

由于304不锈钢在中、高温下摩擦学性能较差,制约了其在重要摩擦运动副零部件上的应用。为改善304不锈钢的摩擦学性能,以Ni60粉末为增韧相,WS2为合成润滑相的前驱化合物,TiC为高硬度耐磨相,采用高能激光束在其表面原位合成自润滑耐磨复... 由于304不锈钢在中、高温下摩擦学性能较差,制约了其在重要摩擦运动副零部件上的应用。为改善304不锈钢的摩擦学性能,以Ni60粉末为增韧相,WS2为合成润滑相的前驱化合物,TiC为高硬度耐磨相,采用高能激光束在其表面原位合成自润滑耐磨复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机和探针式材料表面磨痕测量仪表征涂层和基体的物相、微观结构、显微硬度与表面形貌,并系统研究涂层和基体在20,300,600,800℃下的摩擦学性能及其磨损机理。结果表明:涂层主要由Cr0.19Fe0.7Ni0.11,Ti2SC,Fe2C,Cr7C3,CrS和WS2组成;涂层的平均显微硬度(302.0HV0.5)略高于基体(257.2HV0.5),但涂层上部区域的硬度(425.4HV0.5)约为基体的1.65倍;涂层在所有等温摩擦学实验中摩擦因数和磨损率均低于基体,300℃时涂层润滑效果最好,摩擦因数为0.3031,600℃时涂层耐磨效果最好,磨损率为9.699×10^-5 mm^3·N^-1·m^-1。 展开更多

关键词 304不锈钢 激光原位合成 自润滑 复合涂层 摩擦学性能

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激光熔覆制备原位自生增强颗粒复合涂层 被引量：3

10

作者 齐勇田 刘世玺 曹朝霞 《应用激光》 CSCD 北大核心 2014年第2期105-108,共4页

采用高能束横流HL-5000型CO2激光器在铸钢表面熔覆了含有碳氮化钛增强粒子的铁基熔覆层。利用X射线衍射（XRD）和能谱EDAX对熔覆层进行了分析，并采用光学显微硬度计对熔覆层的硬度进行了测试。利用金相显微镜（0M）和扫描电镜（SEM）... 采用高能束横流HL-5000型CO2激光器在铸钢表面熔覆了含有碳氮化钛增强粒子的铁基熔覆层。利用X射线衍射（XRD）和能谱EDAX对熔覆层进行了分析，并采用光学显微硬度计对熔覆层的硬度进行了测试。利用金相显微镜（0M）和扫描电镜（SEM）对激光熔覆层的微观组织进行了研究。结果表明Ti（C0.3N0.7）可以通过原位反应合成，新的颗粒状强化相Ti（C0.3 sN0.7）的形貌特征多呈不规则形状，弥散分布在熔覆层基体中。熔覆层与母材形成良好的冶金结合，熔覆层内为方向性强的胞状树枝晶，晶粒细小。熔覆层的显微硬度HV0．3达到730-850。 展开更多

关键词 激光熔覆 原位自生 碳氮化钛 颗粒增强

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激光原位合成NiTi基复合涂层的微结构特征与耐蚀性能 被引量：1

11

作者 石全举 顾振杰 周圣丰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期2110-2116,共7页

在Ti-6Al-4V表面激光原位合成了NiTi基金属间化合物复合涂层,研究了涂层内部的显微组织结构、浸泡后涂层表面氧化物的成分以及浸泡时间对涂层耐蚀性的影响。结果表明:复合涂层的主要成分为NiTi、NiTi2及少量的M3C2。涂层浸泡3 d后表面... 在Ti-6Al-4V表面激光原位合成了NiTi基金属间化合物复合涂层,研究了涂层内部的显微组织结构、浸泡后涂层表面氧化物的成分以及浸泡时间对涂层耐蚀性的影响。结果表明:复合涂层的主要成分为NiTi、NiTi2及少量的M3C2。涂层浸泡3 d后表面形成了Al2O3和TiO等氧化物,浸泡5 d后涂层表面形成了TiO2。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中测量复合涂层和TC4合金浸泡后的极化曲线和交流阻抗谱,结果表明,随着浸泡时间的延长,复合涂层和TC4合金的耐蚀性能增强,其中浸泡5 d的复合涂层的耐蚀性最好。 展开更多

关键词 金属间化合物 NITI合金 激光原位合成

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