论文部分内容阅读
钛合金具有密度小、比强度高等优点,广泛用于医疗和航空航天等领域。但钛合金的摩擦系数大、耐磨性差,限制了其应用范围。激光熔覆是一种绿色再制造工艺,涂层与基体可实现冶金结合,已成为钛合金表面改性的重要方式。钛合金激光熔覆的主要问题是氧化、氢化和裂纹。本文从硬件和材料出发,有效抑制了熔覆过程中的氧化、氢化现象,避免了裂纹的形成,提高了熔覆层的耐磨性。本文设计的随行保护装置主要由3股环形气流组成:内侧环形气流用于束缚粉末,保护熔池;中部气流用于保护600℃以上区域的作用,抑制氧化;外侧气流用于排除空气。研究表明,该随行保护装置的气体消耗量少,可在开放环境下对钛合金零部件进行激光熔覆再制造。基于随行保护装置,本文对激光熔覆用钛合金粉末进行了设计和优化。研究表明,当激光功率为1750W,扫描速度为6mm/s,送粉速率为8g/min,预热温度为400℃,熔覆粉末Al2O3-SiC-Ag-Ti配比为2.5:0.5:10:87时,可以获得质量较好的熔覆层。通过对熔覆层显微组织、显微硬度和耐磨性的分析发现,纳米Al2O3颗粒在熔池凝固过程中,可有效阻止晶粒长大,细化晶粒,起到弥散强化的作用;Ag和SiC可有效降低β相转变温度,扩大β相区,熔覆层以β条状组织和β片层状组织为主,进而可有效提高熔覆层的强度。