利用激光重熔制备纯钛表面高温耐氧化涂层技术的研究

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一种激光合金化复合微弧氧化制备钛合金防高温氧化涂层的方法[发明专利]

一种激光合金化复合微弧氧化制备钛合金防高温氧化涂层的方法[发明专利]

专利名称:一种激光合金化复合微弧氧化制备钛合金防高温氧化涂层的方法
专利类型:发明专利
发明人:姚建华,王晔,吴国龙,张群莉,陈智君,王梁,董刚,李波,姚喆赫,杨高林
申请号:CN202011222732.7
申请日:20201105
公开号:CN112391625A
公开日:
20210223
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种激光合金化复合微弧氧化制备钛合金防高温氧化涂层的方法,主要利用激光合金化和微弧氧化对钛合金表面进行处理,以此来解决钛合金在高温服役下表面易发生氧化导致工件整体性能下降的问题;本发明的主要创造性体现在:突破传统浸入式微弧氧化对工件尺寸的限制,可用于大尺寸钛合金工件整体/局部处理;通过微弧氧化技术的引入来降低激光合金化所需制备涂层的厚度,减轻激光处理对基体的损伤,提高处理后材料的使用性能和寿命;同时可通过合金化层的成分的调控提高微弧氧化成膜质量和致密度,解决微弧氧化涂层由于多孔性质所导致的性能提高受限的问题。

申请人:浙江工业大学
地址:310014 浙江省杭州市下城区潮王路18号浙江工业大学科技处
国籍:CN
代理机构:杭州天正专利事务所有限公司
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钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究现状_李嘉宁

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究现状_李嘉宁

作者简介:李嘉宁(1982-),男,山东大学博士研究生,主要从事先进材料表面激光强化研究。

山东大学材料科学与工程学院李嘉宁陈传忠[摘要][关键词]钛合金表面涂覆具有优异的物理化学性能,在航空航天领域被广泛应用,但钛合金的低硬度和低耐磨性能使它的应用受到了限制。

激光熔覆因为其熔覆层与基体结合紧密、无污染等优点成为钛合金表面改性研究的热点之一。

本文通过对国内外钛合金激光熔覆技术研究现状的综述,阐述了在钛合金表面激光熔覆的抗氧化涂层、耐腐蚀涂层、激光耐磨涂层、激光生物涂层等方面的研究进展,介绍了激光熔覆的熔覆材料、工艺及参数对激光熔覆层的影响。

激光熔覆;钛合金;陶瓷涂层钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究现状引言钛合金具有高比强、高比模量和优异耐蚀性等特点,广泛应用于航空航天等领域,在生物医药等方面也有着其他材料无法比拟的特点。

但钛合金的表面耐磨性差,大大地限制了其潜能的发挥。

钛合金表面的激光熔覆始于20世纪80年代,最先采用的熔覆层材料是Ni基、Co基、Fe基自熔合金,出发点主要是为了提高钛合金表面的耐磨性、耐蚀性和耐热性能。

这几种自熔合金与钛基体都具有良好的湿润性,易获得稀释率低且与钛合金基体冶金结合的致密涂层。

在上述自熔合金的基础上,根据服役条件和使用性能要求,在自熔合金中加入各种高熔点的碳化物(如TiC、SiC、WC)、氮化物(TiN)、硼化物(BC)和氧化物陶瓷颗粒,形成了复合涂层或进行纯陶瓷涂层的激光熔敷,从而获得各种优异的表面性能,显示出激光熔覆技术广阔的应用前景。

激光熔覆技术从出现到现在,经[1][2,3]4历了无数次的更新换代。

早期的激光熔覆(1985 ̄1992年)主要集中在熔覆特性、熔敷材料及工艺参数、激光熔覆层缺陷、微观组织结构与性能,以及激光熔覆应用等方面。

现代激光熔覆(1993年至今)主要集中在激光熔覆基础理论、计算机数值模拟、激光熔覆专用材料、激光熔覆层检测与控制、激光熔覆高性能送粉器和喷嘴、激光熔覆快速成形与制造技术等领域的研究。

钛合金表面激光熔覆改性技术

钛合金表面激光熔覆改性技术

钛合金的磨损机理为塑性变形,显微切削 熔覆层的磨损机理为疲劳磨损和磨粒磨损
20℃下磨损形貌,左边基材,右边熔覆层
7
提高抗氧化性能——激光熔覆TiVCrAlSi高熵合金涂层
高熵合金:具有5种或者5种以上合金元素以等摩尔
比或近等摩尔比混合形成的固溶体合金。具有很好 的力学性能,耐磨耐蚀性能和高温性能。 希望用激光熔覆的方法在钛合金表面制备高熵 合金涂层来提高其高温抗氧化性能。
用细胞培养实验(MTT)测试表面的生物 相容性。 490 nm波长吸收光度可以测量表面的细胞 数量 随着时间延长,细胞数目都是增加的,但 是HA涂层的细胞数量多于钛合金表面。
钛合金表面细胞成梭型,细胞聚集在一起, 较少铺展开;HA表面的细胞铺展开来并相 互联结。可以看出HA表面的生物相容性较 钛合金更好
3
钛合金在应用中存在的一些问题
耐磨性能 钛合金具有比强度高、耐蚀性能好等优点,是航天、航空、汽车、 船舶和化工等部门中广泛使用的结构材料。但是,由于钛合金硬度较 低(约360HV),用在摩擦部位时,易产生磨损而失效,这就阻碍了钛 合金的广泛使用,限制了它在运动构件上的应用。 耐蚀性能和抗氧化性能 Ti是一种很活泼的金属,在常温下钛合金表面会有一层致密的氧化 膜起到保护的作用,但是在高温下,氧化膜会失去保护的作用,导致 钛合金构件因为氧化腐蚀而失效。 生物相容性 钛合金具有较好的生物组织相容性和很高的比强度, 是制备人工骨骼 比较理想的材料。但是纯Ti的机械强度较低,也不耐磨,为了提高Ti的 机械性能,常添加Al、V、Mo、Zr、Nb等元素形成合金,但这是以牺牲 其生物相容性为代价的。这些合金元素会缓慢的释放,对人体造成影 响。
13
参考文献
[1]. Fei Weng, Chuanzhong Chen, Huijun Yu. Research status of laser cladding on titanium and its alloys- A review. Materials and Design (2014) 58:412–425 [2]. Xiu-Bo Liu, Xiang-Jun Meng, Hai-Qing Liu, Gao-Lian Shi, Shao-Hua Wu, Cheng-Feng Sun,Ming-Di Wanga, Long-Hao Qi. Development and characterization of laser clad high temperature self-lubricating wear resistant composite coatings on Ti–6Al–4V alloy. Materials and Design (2014) 55:404–409 [3]. Can Huang, Yongzhong Zhang. Thermal stability and oxidation resistance of laser clad TiVCrAlSi high entropy alloycoatings on Ti–6Al–4V alloy, Surface & Coatings Technology, (2011) [4]. D.G. Wang, C.Z. Chen, J. Ma, G. Zhang. In situ synthesis of hydroxyapatite coating by laser claddin. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces (2008) 66:155–162 [5]. Min Zhenga, Ding Fan, Xiu-Kun Li, Wen-Fei Li, Qi-Bin Liu, Jian-Bin Zhang. Microstructure and osteoblast response of gradient bioceramic coating on titanium alloy fabricated by laser cladding. Applied Surface Science (2008) 255: 426–428 [6]. Can Huang , Yongzhong Zhang. Dry sliding wear behavior of laser clad TiVCrAlSi high entropy alloy coatings on Ti-6Al-4V substrate, Materials and Design, (2012)

纯钛表面激光熔覆处理的实验研究

纯钛表面激光熔覆处理的实验研究
2 0 1 3— 0 6—1 8接收 基金项 目: 安徽省教 育厅 自然科学研 究项 目( 编号 : K J 2 0 0 9 A 0 3 7 Z) ;
米 级多孔 形貌 , 并 探讨 钛表 面多孔 形貌 对细胞 黏 附 、
增殖 和分 化 的影 响 , 为 我 国牙 种 植 体 的表 面 处 理 探
x射线谱 ( E D S ) 检测钛片表面成分 ; 采用小 鼠骨髓基质 干细 胞( B MS C s ) 体外 培养评 价 光滑 钛片 组 ( A组 ) 、 激光 轰击 组
R 7 8 3 . 1 ; T N 2 4 9 ; R 3 2 9 . 2 4
中 图分 类 号
文 献 标 志码 A 文 章 编 号 1 0 0 0—1 4 9 2 ( 2 0 1 3 ) 1 0—1 2 0 9— 0 5
建成生物工程研究所) 。 1 . 1 . 2 主要 仪 器 N d : Y A G脉 冲激 光器 ( 中国科 学
荣 , 吴 先友 , 左
杨 , 孙
磊 , 秦

采用激 光熔覆 技术构 建钛 片表面微 米级 多孑 L
面处 理基 础研 究 的不 成 熟 , 目前 临 床应 用 的牙 种植 体大 本实 验多 数 为价格 昂贵 的进 口产 品。该研 究采
用激 光熔 覆技 术处 理 钛 表 面 , 以期构 建钛 片表 面微
殖和分化 , O D值 较 高 。结 论
进细胞 黏附、 增殖及分化 。
索一 种新 方法 。
1 材料 与方 法
1 . 1 材 料
1 . 1 . 1 主要 材料 和 试剂
4 5 m钛粉( 纯 度 为
9 9 . 9 %) , 直径 1 0 m m、 厚度 2 mm纯钛 片 ( 陕西 省 宝

钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究

钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究

钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究钛合金材料因其良好的生物相容性和力学性能,被广泛应用于医疗领域。

然而,其表面的生物活性仍然有待提高。

为了提高钛合金表面的生物活性,研究人员开始采用激光熔覆技术制备生物陶瓷涂层,并对其生物活性进行深入研究。

激光熔覆技术是一种将陶瓷材料熔化并喷洒在金属表面形成涂层的方法。

在钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层的过程中,激光的熔覆温度、喷洒速度和陶瓷材料的种类等因素对涂层的质量和生物活性有着重要影响。

因此,选择合适的工艺参数和材料具有重要意义。

研究表明,激光熔覆制备的生物陶瓷涂层具有良好的结合强度和致密性。

这是因为激光能量的作用下,陶瓷材料与钛合金表面发生反应,形成了良好的界面。

同时,激光熔覆技术还能够提高涂层的生物活性。

一些研究表明,激光熔覆制备的生物陶瓷涂层能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生,具有巨大的潜力在骨缺损修复和植入物表面修饰方面的应用。

除了生物活性,激光熔覆制备的生物陶瓷涂层还具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

这使得其在膝关节和髋关节等关节植入物的表面涂覆应用中具备优势。

研究人员通过多种方法对激光熔覆制备的生物陶瓷涂层进行了生物性能测试,研究结果表明其生物相容性良好,并且对骨细胞具有良好的生长和附着性。

此外,研究人员还对激光熔覆制备的生物陶瓷涂层的生物活性机制进行了探究。

结果表明,涂层表面的微观形貌和化学成分对其生物活性有着重要影响。

具有适当粗糙度和合适元素的涂层能够提供更好的细胞附着和增殖环境。

综上所述,钛合金表面激光熔覆制备的生物陶瓷涂层具有良好的生物活性和生物相容性。

这为其在骨缺损修复和植入物表面修饰等医疗领域的应用提供了良好的前景。

然而,目前钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层的研究还处于初级阶段,没有形成统一的规范和工艺流程。

未来的研究需要进一步探究激光熔覆制备技术的工艺参数和涂层材料的选择,以提高涂层的生物活性和稳定性综上所述,激光熔覆制备的生物陶瓷涂层在骨细胞的生长和骨组织再生方面具有良好的生物活性,且具备耐磨性和耐腐蚀性,在关节植入物表面涂覆方面具有优势。

钛合金表面激光熔覆技术的研究进展郭华

钛合金表面激光熔覆技术的研究进展郭华

钛合金表面激光熔覆技术的研究进展郭华摘要:就现阶段钛合金表面激光熔覆研究现状进行了综述,包括激光熔覆材料的研究进展和影响熔覆层质量与性能的因素,并展望了激光熔覆技术的发展前景及方向。

关键词:钛合金;激光熔覆;材料体系;影响因素引言工业纯钛及其合金因强度高、生物相容性好而应用广泛,但其表面硬度低、摩擦因数大、耐磨性差、抗高温氧化和耐腐蚀性差限制了其应用。

尽管TC4合金相比于纯钛力学性能有所提高,但植入人体后咬合摩擦过程容易发生严重磨损,合金中的V5+和AL3+离子进入人体并引起疾玻激光熔覆技术是钛合金发展最快的表面改性技术。

激光熔覆技术具有冷却速度快(105-108℃/s)、加热速度快、冶金结合好、熔覆层组织致密且可控等优点。

此外,激光熔覆技术还具有如下特点:残余应力低、裂纹少、涂层组织微细致密、微观缺陷小;选择较宽范围的合金材料以获得与基体冶金结合的涂层,并且改性层不容易剥落;涂层可通过激光束的各类参数进行控制,且激光对基体影响小;局部加热以减少热损及变形;自动化生产并精确控制粉末材料的量和改性层的厚度;热循环小,熔覆层稀释率很低。

1激光熔覆材料选择1.1自熔性合金自熔性合金在激光熔覆过程中具有脱氧和造渣的功能。

如B和Si被氧化成B2O2、SiO2,又在熔池表面与合金中元素氧化物形成硼硅酸盐熔渣,在熔覆层表面形成抗氧化薄膜,而且改善涂层对钛合金基体的润湿能力,获得具有低稀释率、低孔隙率、较少杂质和良好冶金结合的致密涂层,常用的有Ni基、Co基和Fe基3类。

Ni基自熔性粉末主要由NiBSi和NiCrBSi组成,后者应用更广泛,其综合性能良好、工艺性能优异。

研究了NiCoCr-ALY和NiCrBSi涂层后发现,二者均能产生细晶强化、固溶强化效应,另外,NiCrBSi涂层中存在TiB2、TiC和CrB等高硬度第二相强化相,提高钛合金的硬度及耐磨性,两种涂层硬度(HV)为基体硬度的3倍。

Co基合金因熔点低、自熔性好、耐热、耐磨、抗氧化和耐蚀而应用广泛,但其成本较高,限制了其使用。

钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究的开题报告

钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究的开题报告

钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究的开题报告1. 研究背景钛合金作为一种重要的生物材料,在生物医学领域得到广泛应用,如人工关节、种植牙等领域。

然而,纯钛合金表面的生物活性有限,不能满足一些特定的临床需求,如促进骨组织生长等。

因此,将生物陶瓷涂层制备在钛合金表面,不仅可以提高其表面性能,还可以增加人工关节、种植牙等设备与人体组织的相容性,具有重要的临床应用前景。

2. 研究内容和目标本研究主要针对钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性进行研究。

具体研究内容包括:(1)采用激光熔覆法制备生物陶瓷涂层,调控激光能量、扫描速度、陶瓷颗粒大小等参数,获得制备最佳参数;(2)对涂层的物理化学性质进行测试,包括表面形貌、成分、晶体结构等;(3)评价涂层的生物活性,包括体外细胞实验和体内动物实验,分析涂层对细胞行为、生物体组织的影响。

本研究的目标是成功制备生物陶瓷涂层,并对其进行全面的物理化学和生物学性质评价。

同时,期望能探究生物陶瓷涂层对生物体组织的影响机制,为开发高性能、高生物活性的钛合金生物材料提供基础理论支持。

3. 研究方法(1)激光熔覆法制备生物陶瓷涂层:采用Nd:YAG激光器作为热源,以不同的能量密度和扫描速度进行熔覆处理,将生物陶瓷颗粒均匀地熔覆在钛合金表面形成涂层。

(2)物理化学性质测试:使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等对涂层的表面形貌、成分、晶体结构等进行测试。

(3)生物活性评价:选取体外和体内模型,通过细胞培养、细胞增殖、细胞黏附等实验对涂层的生物活性进行评价,同时采用动物模型进行生物学性能评估等。

4. 研究意义本研究旨在通过激光熔覆制备生物陶瓷涂层,提高钛合金表面的生物活性,为钛合金生物材料的临床应用提供科学支持。

同时,本研究可为钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层的制备工艺和性能评价提供参考,从而为相关领域的进一步研究提供理论和实践支持。

激光融覆钛合金表面研究综述

激光融覆钛合金表面研究综述

文献综述激光融覆钛合金表面研究综述摘要:介绍了激光熔覆的基本原理,熔覆层的特点。

基于不同涂层材料进行的研究,以及熔覆层摩擦学性能的实验研究。

同时介绍了激光熔覆钛合金的工业应用。

关键字:激光熔覆;熔覆层;摩擦学性能;钛合金激光熔覆,就是以激光作为热源,用不同的添料方式在被熔覆的基体上放置所选择的涂层材料,经过激光照射使之与基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料形成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化能力及电气特性的工艺方法(1)。

激光表面处理可通过相变强化、熔凝、冲击强化等工艺来改变基材表层的显微组织及结构, 也可以通过熔覆及合金化等处理技术来同时改变基材表层的化学成分和显微组织及结构, 从而同时或分别提高金属材料及零部件的表面硬度、耐磨性、耐蚀性、耐疲劳性和高温性能, 其中激光熔覆及合金化具有较大的工业应用价值及发展潜力, 受到较大的关注。

(2)钛合金具有低密度,高强度,理想的抗腐蚀和高温机械性能,因此广泛用于航空,机械,石油化工等领域。

但是,它的不理想的摩擦学特征,大大限制了它的应用范围。

如今,增强钛合金表面的摩擦性能,扩展它的工业应用范围的最有效的方法之一,就是用激光在钛合金零件表面融覆一层高硬度,高磨损抗性的涂层(3)。

随着研究的深入,越来越多的涂层材料,应用到钛合金的表面融覆当中,大大地提高了钛合金的工业应用范围。

在此我将对激光融覆钛合金表面性能的相关研究做一个大致的探讨。

主题激光熔覆的特点激光熔覆的涂层类型主要有耐磨涂层、耐蚀涂层和热障涂层3大类。

由于激光熔覆是近似于绝热的骤热骤冷过程, 和其他常规表面改性技术相比, 它具有无可比拟的优良特性:①熔覆层具有细小晶粒、致密结构和较均匀的化学组成;②能够实现对能量和品质的精确控制, 对基体的热影响小, 热输入和热畸变小,涂层稀释率低(一般小于5w%t ), 与基体呈良好的冶金结合且保持基材的原始性能;③熔覆材料的选择范围相当广泛, 包括镍基、钴基和铁基合金、碳化物复合合金以及氧化物复合合金等,特别是可在低熔点基材表面熔覆高熔点合金;④激光光斑通过导光系统可进行光束处理, 从而可以进行选区熔覆, 特别适合小区域和难以接近区域的改性需求, 材料消耗少, 具有卓越的性能价格比;⑤可以通过计算机控制, 实现激光熔覆工艺参数智能化和工艺过程自动化。

钛合金表面激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层研究

钛合金表面激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层研究

masry ga dl e me i ntesr c f t im ao ( C .T ee e t o sr e ln n pai n sr e ln o uf eo a u l y TA) h f c fl e me igo n a r tg h a i tn l s a r t
H agkn , I N Z n- n E K n -ag TA ogj ,WA G D n- eg H N L-a LU Z i o g H A GYnh i u N ogs n ,S E i , I h- n , U N i—u h d d
( o eeo eh ncl n l tc n ier g N n n nvr t o eo a t s C l g f ca i dEe r a E g ei , aj gU ie i f rn u c l M aa ci l n n i sy A i
O 前 言
是一种理想 的基体保护材料 , 基体和涂层之间通常 加人一层合金粘结层用来 改善两者热系数 的不 匹 配 H5。在 热喷涂 中 由于 等离 子 喷 涂 工艺 的稳 定性 . J 而被普遍采用 , 但是等离子喷涂的各涂层之间的分 层明显、 涂层疏松 , 属于机械结合 , J在使用过程中 涂层很容易剥落。激光由于能量密度高、 向性好 , 方 用激光对等离子喷涂涂层进行重熔处理 , 消除层状 结构使涂层致密性提高 , 同时 由于快速凝 固的特点
r met g i n al c a f e p a ma s ry n , e l n s e y t e t to t l i r wi h h s pa ig Ke r s: t i m l y a rr met g ls p a i g y wo d t a u al ;l s e l n ;p a ma s r yn ;mir s u t r ;b n i g s e g h i n o e i co t cu e o d n t n t r r

TC4抗氧化激光熔覆层的组织与性能实验研究

TC4抗氧化激光熔覆层的组织与性能实验研究
层 法研 究 了 渗 铝 对 钛 合 金 抗 氧 化 性 能 的 影 响 。 结 果 表 明 :
TC 4和 Ti5 5 渗铝后抗氧化性大大提高 ,但在渗铝层上存在

3 1组 织 与 物 相 .
显微分析表明熔覆层 与基材形 成 了 良好 的冶 金结 合 区
( 如图 1 所示 ) ,熔合线 附近没有 可见缺 陷 ,熔覆 层底 部沿
护 性 Al ) 氧 化 膜 不 够 致 密 ,伴 有 多 孑 的 T02 zs ( L i ,抗 氧 化 性
3 结 果 与 分 析
经过工艺参数优化 、熔 覆层成 分分 析与优 化过程 ,获
得 了三层成分与组织连 续梯度 变化 、组织 细密 、无 明显 缺 陷的抗氧化熔覆层 。
能较差 。为解决抗氧 化问题 ,张亚明[ 等 人采用 扩散 型涂 1
好 、无明显缺 陷、以化合物相 为主 的抗氧化层 ,恒温等频氧化试验表明 ,熔覆层 的抗 氧化性 能明显高于基材 。
关 键 词 :钛 合金 ;激 光 熔 覆 ;抗 氧 化 中 图分 类号 :TQ16 2 4 . 文 献标 识 码 :A
0 引 言
钛合金具有 比强 度高 、耐热 性好 等特点 ,几 十年来 被 国内外航空工程领域 广泛用 于飞机 、发 动机结 构 。随着 需
体 的相容性 ,但 涂层对基体合 金 的疲 劳性能 和塑性 的影 响
有 待 进 一 步 研 究 。王 薇 、史 晶 宇 [ 研 究 了 Nb离 子 注 人 的 3 一 T Al 金 在 12 K 和 17 K 空 气 中 的 高 温 循 环 氧 化 行 为 , i 合 13 13
以化合物 Ti 以及 S 、Mo形成 的 固溶 体 为主 ,伴 随初 Al i

钛合金表面激光重熔NiCrBSi_TiN涂层的组织研究

钛合金表面激光重熔NiCrBSi_TiN涂层的组织研究

第30卷 第2期2009年 4月材 料 热 处 理 学 报TRANS ACTIONS OF M ATERIA LS AND HE AT TRE AT ME NTV ol .30 N o .2April2009钛合金表面激光重熔NiCrBSi +TiN 涂层的组织研究郭立新, 刘荣祥, 王亚明, 周 玉, 雷廷权(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨 150001)摘 要:对T C4合金喷涂NiCrBS i +20v ol %T iN 涂层进行激光重熔试验,利用SE M 、TE M 等手段对熔覆层的组织进行了分析。

结果表明,激光重熔层组织消除了喷涂层的组织缺陷,其相组成为(Cr 2Ni 2Fe ),T iNi ,NiB ,Cr 2T i ,T i 2Ni 等,在熔覆区主要以富铬相和富镍相为主,稀释区内的黑色和白色衬度的杆状组织是T i 2Ni 型的金属间化合物。

关键词:激光重熔; 钛合金; 显微组织中图分类号:TG 174144;T N249 文献标识码:A 文章编号:100926264(2009)022*******Study on microstructure of laser remelted NiCrBSi +TiN coatings on surface of tianium alloyG UO Li 2xin , LI U R ong 2xiang , W ANG Y a 2ming , ZH OU Y u , LEI T ing 2quan(School of Material Science and Engineering ,Harbin Institute of T echnology ,Harbin 150001,China )Abstract :Laser remelting of thermal spray coating of NiCrBS i +T iN powders on sur face of T C4alloy was per formed ,and its microstructure was studied by means of SE M and TE M.The experimental results show that macroscopic defects in the thermal spray coatings are eliminated after laser remelting.The phases of the coatings are com posed of (Cr 2Ni 2Fe ),T iNi ,NiB ,Cr 2T i ,T i 2Ni.Cr 2rich phase and Ni 2rich phase are dominant in the clad zone ,and the rod 2like phase in the dilution zone is T i 2Ni 2type intermetallics.K ey w ords :laser remelting ;titaunium alloy ;microstructure收稿日期:2008211220; 修订日期:2009202223作者简介: 郭立新(1968—),男,高级工程师,主要从事激光表面改性及微弧氧化研究,联系电话:0451286418897,E 2mail :guolixin @hit. 。

钛合金表面低应力高温抗氧化涂层的制备方法[发明专利]

钛合金表面低应力高温抗氧化涂层的制备方法[发明专利]

专利名称:钛合金表面低应力高温抗氧化涂层的制备方法专利类型:发明专利
发明人:李玉新,苏科强,杨宜鑫,白培康,赵占勇,李忠华,梁敏洁,刘斌,王建宏
申请号:CN201910536706.2
申请日:20190620
公开号:CN110184600A
公开日:
20190830
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种钛合金表面低应力高温抗氧化涂层的制备方法,是在钛合金表面铺覆Al/Ti/TiBCN涂层材料并激光扫描熔覆得到高温抗氧化涂层,再次激光扫描处理得到重熔高温抗氧化涂层,从而细化涂层组织,获得均匀的表面残余应力;然后对重熔高温抗氧化涂层进行真空扩散热处理和HCPEB二次重熔处理,降低涂层内应力,获得低应力高温抗氧化Al/Ti/TiBCN复合涂层。

申请人:中北大学
地址:030051 山西省太原市学院路3号
国籍:CN
代理机构:太原华弈知识产权代理事务所
代理人:李毅
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重熔处理后反应充分时,涂层中的 主要成相为Ni<sub>2</sub>Al<sub>3</sub>相,该相具有良好的 抗高温氧化性能,经过不同温度高温氧化后,涂层中的Ni元素作 为阻挡层很好的阻挡了Ti元素和Al元素之间的互扩散,同时涂层 表面形成连续且致密的Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>氧化膜以 及大量NiAl相,表面扩散层中的富铝相为表面提供充足的铝元素, 进而对纯钛基体提供有效的高温氧化保护作用。
研究表明:对于纯Al涂层,经激光重熔处理后反应充分时,涂层中 的主要成相为TiAl<sub>3</sub>相,该相具有良好的抗高温氧化 性能,在经过不同温度的高温氧化过程中,该相做为富铝相可以 提供足够的Al元素来与O结合生成 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>。 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的形成在表面建立起连续而致密 的氧化膜,从而减缓氧化速度。
利用激光重熔制备纯钛表面高温耐氧 化涂层技术的研究
钛及钛合金是20世纪50年代发展起来的一种重要的金属,因其具 有质量轻、强度高、耐腐蚀、生物相容性好等一系列优良特点, 被广泛应用于航空航天、船舶、化工、医疗器械等领域,并创造 了巨大的经济和社会效益。但是,钛及钛合金的高温抗氧化性较 差,特别是当温度超过600℃时,钛及其合金的氧化及氧脆,降低 了钛及钛合金优良性能,制约了其使用范围。
因此,对钛及钛合金进行表面改性,使基体与改性涂层结合起来, 在提高了高温抗氧化性的同时,对保证钛合金优异的使用性能具 有重大而深远的意义。本文以纯钛(TA1)为基体,通过等离子 喷涂以及电弧喷涂在其表面制备了纯Al涂层以及Ni/Al复合涂层, 对涂层采用不同参数的激光重熔处理,使涂层与基体间发生冶金 反应,再对反应充分的涂层进行相同时间、不同温度的高温氧化 试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等设备 仪器对这些涂层进行组织分析以及性能测试,研究了不同工艺参 数下涂层的组织变化、元素间的扩散规律以及不同温度氧化后 涂层的抗氧化性能。
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