第十四届全国表面工程大会

169 / 2022-09-19 17:24:16

Y2O3改性碳化钛增强钛基激光熔覆涂层组织调控与 摩擦学行为研究

激光熔覆；稀土改性；Y2O3；界面关系；摩擦磨损

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采用同轴送粉激光熔覆技术原位合成了稀土改性Ti6Al4V/NiCr-Cr₃C₂/Y₂O₃（0/2/4/6/8wt.%）碳化钛增强复合涂层，运用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、透射电镜等表征与测试方法，同时结合第一性原理，研究了Y₂O₃添加量与原位合成碳化钛增强钛基复合涂层的成形质量、微观组织及摩擦磨损性能的内在关联性。结果表明，添加稀土后，复合涂层的成形质量明显改善，裂纹完全消失，且其孔隙率明显降低，稀释率显著提高。物相分析结果表明，涂层主要由基体相CrTi₄和增强相TiC_x组成，且当Y₂O₃添加量为4 wt.%时涂层中出现了明显的Y₂O₃衍射峰。观察涂层微观结构发现，部分碳化钛表面存在CrTi₄颗粒。基于二维错配度理论，计算得出基体相与碳化钛具有半共格界面关系，基体相能以碳化钛为形核中心生长。同时根据观测实验结果建立第一性原理计算模型，以深入探究原位合成的碳化钛增强相与基体相之间的界面稳定性和键合性质。除此之外，结果表明Y₂O₃添加量对复合涂层的耐磨减摩性能具有显著影响。随着Y₂O₃添加量的增加，复合涂层的磨损率与摩擦系数均呈先减小后增大的趋势，并在6%时达到最低。