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本文主要针对TC4钛合金硬度低,耐磨性差的缺点以及课题组前期研究中激光熔覆层表面形貌存在的“月牙形”缺陷这两个问题,开展激光熔覆工艺优化及熔覆层耐磨性能研究。在TC4钛合金表面进行了Ti C/Ti B2和Ti C/Ti B2/Ni两种混合粉末的激光原位熔覆实验,分别采用SEM、EDS、XRD、维氏显微硬度计和摩擦磨损试验机,对熔覆层的表面形貌、显微组织、成分分布、物相、显微硬度和摩擦磨损性能进行了测试分析,主要完成的工作和取得的结论如下:(1)原位制备出了组织致密细小、无气孔、无裂纹,与基体呈良好的冶金结合的熔覆层。适当添加Ni元素有利于熔覆层表面“月牙形”形貌的改善;适当增大扫描速度有利于激光熔覆层表面平整度的提高。(2)采用Ti C/Ti B2混合粉末时,熔覆层中存在Ti、Ti C、Ti B、Ti B2物相;采用Ti C/Ti B2/Ni混合粉末时熔覆层中存在Ti、Ti C、Ti B、Ti B2、Ti Ni、Ti2Ni物相。熔覆层微观组织主要由颗粒状组织、树枝晶组织、针状组织、棒状组织和块状组织组成。熔覆层表层颗粒状组织和块状组织较多,从表层到结合区,颗粒状组织数量减少,树枝晶组织与针状组织数量均增多。随着激光功率密度的增大,熔覆层的显微组织有逐渐细化和致密的趋势。(3)显微硬度值从表层到基体呈下降趋势,熔覆层最高显微硬度值可达1257.35HV0.2,比基材的显微硬度值高2.5倍。(4)Ti-C-B与Ti-C-B-Ni复合涂层的平均摩擦系数分别为0.46、0.35,较TC4钛合金基材0.59的平均摩擦系数分别降低了0.13和0.24;磨损量分别为基材的5.1%、3.5%;TC4钛合金基材的磨损形式以粘着磨损为主,Ti-C-B与Ti-C-B-Ni复合涂层的磨损形式以磨粒磨损为主;Ti-C-B与Ti-C-B-Ni复合涂层的耐磨性较TC4钛合金基材有明显改善,并且Ti-C-B-Ni的耐磨性比能Ti-C-B更好。