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，因此材料的表面結構與特性直接關系到材料的使用性能及壽命。鈦及鈦合金具有高的比強度、高熔點、低密度和良好的抗腐蝕性等優(yōu)點，但是其較差的耐磨性限制了其進一步的廣泛應用。本研究選用具有特殊結構的碳質材料-碳納米管作為預覆層材料，利用激光熔覆技術對純鈦的表面進行熔覆改性處理，試圖制備出完好的熔覆層，在保證鈦的高比強度、高熔點、低密度等優(yōu)點的同時，獲得優(yōu)良的摩擦磨損性能。
　　本實驗首先研究了激光熔覆工藝參數(shù)對

2、熔覆層表面質量的影響。考察了激光束功率、激光掃描速度對熔覆層的表面形貌、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，對比分析了功率、掃描速度的變化對熔覆層表面形貌、微觀組織和性能的影響規(guī)律和變化趨勢，在此基礎上，利用X-射線衍射儀、摩擦磨損試驗儀和掃描電鏡(SEM)等對一確定工藝條件下激光熔覆層進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，進而

3、探討了熔覆層的耐磨機制。
　　結果表明:不同激光工藝條件對熔覆層的表面質量影響較大，隨著激光掃描速度的的降低，熔覆層裂紋開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2.5μm左右;隨著激光功率的降低，熔覆層表面質量逐漸平滑，功率過低時出現(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、層內部組織大體從樹枝狀結構向花瓣狀結構變化;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，熔覆層硬化區(qū)最深可達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程，最小可達0.2左右。
　　結果表明:激光熔覆層內部呈現(xiàn)三個不同的組織特征，隨著熔覆層深度的增加其組織特征依次為樹枝狀結構、花瓣狀結構、柱狀結構;在優(yōu)化