论文部分内容阅读
钛合金拥有密度小、比强度高、耐热性好、抗疲劳和蠕变性能好等优点,在航空、航天、航海、能源化工、汽车、冶金和核工业等领域都有重要应用。钛及钛合金的硬度较低,摩擦系数较大,耐磨性差,性质非常活泼,制约了其应用。采用电火花沉积技术,对钛及钛合金进行表面改性,可以改善其表面性能。利用DZ-4000III电火花沉积/堆焊机在TA2基体上制备了Ni Cr、Co Cr、WC改性层,对改性层组织、性能以及结合机理进行了研究。研究表明:随着沉积电压增大,改性层质量显著降低,改性层表面及内部出现的裂纹等缺陷增多;改性层厚度并不是随着沉积时间增加而持续增加;改性层与基体之间的主要元素发生了扩散。三种改性层中,CoCr改性层质量较差,改性层表面微裂纹较多。WC改性层显微硬度最高可达950.7HV200g,Co Cr改性层次之,Ni Cr改性层最低;随着与改性层表面距离的增大,改性层显微硬度逐渐降低;硬度变化趋势表明,改性层与基体间存在过渡区。WC改性层厚度太薄(仅为25μm左右),且与基体熔合较差,应用受到限制。制备的Zr/WC复合改性层(锆做中间层),硬度可达960.5HV200g,厚度可达50μm。探索了在TC11合金基体上制备ZrTi改性层,改性层厚度可达200μm,改性层显微硬度可达700HV200g以上;改性层与基体之间的主要元素发生了扩散,且与基体结合很好,改性层内部有少量气孔,未发现微裂纹等缺陷,较好实现了TC11的表面改性。显微分析表明,电火花改性层与基体材料之间属于冶金结合。改性层自身具有较好的强度,NiCr改性层强度可达580MPa,Co Cr改性层强度可达350MPa。改性层中残余应力分布不均匀,既有拉应力,也有压应力。残余压应力会提高改性层疲劳强度,抑制疲劳裂纹的产生,而且可以通过增加裂纹的闭合效应来降低疲劳裂纹的扩展速率,残余拉应力则相反。电火花沉积放电机理为接触放电。采用高速摄影观测了电火花沉积起弧直至形成飞溅的整个过程。电火花沉积过程中存在电极材料的损失,随着电压增大,电极对基体的熔敷率有所降低。