ZTA15合金表面電火花沉積與熔覆強化技術研究.pdf

1、ZTA15鈦合金是一種高比強度結構材料，具有較高的強度和良好的耐蝕。但它的硬度較低耐磨性較差，鑄件常因材料表面的磨損而失效和破壞。為了提高ZTA15合金鑄件表面硬度，本文采用電火花表面沉積和堆焊熔覆工藝對ZTA15鈦合金進行表面強化處理，并對這兩種表面強化技術進行了研究。 分別采用石墨、YG11、Ni45、Stellite6、碳化鉻五種電極在ZTA15鈦合金表面進行電火花沉積處理，可得到10μm～100μm不同性能的沉積層。沉積

2、層是電極與基體在脈沖放電作用下冶金反應的產物，分別含有碳化物或金屬化合物等硬質相。沉積層的硬度相比基體提高了1～5倍，其中石墨電極沉積層的硬度最高，高達2000HV0.05。 鈦合金電火花沉積層的厚度受電容量和沉積時間的影響。電容量720 μF時，YG11和碳化鉻電極沉積層厚度達到峰值，而石墨、Ni45和Stellite6電極沉積層厚度隨電容量的增加一直增厚，但增加趨勢變緩。當沉積時間超過2min金屬電極沉積層開始出現微裂紋，微

3、裂紋隨時間的發(fā)展限制了沉積層增厚，因此金屬電極沉積層的厚度隨著沉積時間的延長先增加后減小，峰值出現在比沉積時間1.3min/cm<'2>左右；而石墨電極沉積層厚度是隨著時間的延長不斷增厚，但增加趨勢變緩。在優(yōu)化工藝下，鈦合金的表面電火花沉積層厚度可達到100μm，適合于不需要再加工或磨損較輕的工況條件。 通過合金化方法研制了一種高硬度的堆焊鈦合金(D1合金)，其鑄態(tài)硬度為HRC38.5，采用TIG焊在ZTA15基體上堆焊D1合金

4、，堆焊后D1合金表面硬度可達到HRCA5.8。表面堆焊層厚度可達3mm以上，并且堆焊層熔合區(qū)組織致密，未發(fā)現裂紋、氣孔等缺陷。 堆焊試樣截面硬度呈梯度分布，堆焊層的硬度達到420HV0.2。堆焊層合金抗拉強度達到1080MPa，高于ZTA15基體的985MPa，熱影響區(qū)強度與基體相當。堆焊層與基體結合良好，結合強度高于基體的抗拉強度。堆焊層合金的抗剪強度高于基體，達到776MPa，具有良好的抗剪切性能。堆焊層及熱影響區(qū)的沖擊吸收