TA2纯钛及TC2钛合金的激光熔覆表面改性研究

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近年来激光熔覆技术被广泛用于材料表面改性。本文选择TA2纯钛及TC2钛合金进行表面激光熔覆处理,并采用扫描电镜(SEM),能谱仪(EDX),X射线衍射(XRD),硬度仪及电化学工作站研究了表层微结构、成分、相组成、硬度和抗腐蚀性能在激光处理前后的变化,主要研究结果如下:1)对TA2纯钛表面进行了激光熔覆TiN/Ti,激光功率为3000W,扫描速度分别为4mm/s、6mm/s和8mm/s。熔覆后的基体表面获得以TiN为主要增强相的连续、均匀的复合涂层;熔覆层的显微硬度大大高于基体的硬度,约为基体材料硬度值(250HV)的3-4倍。在3.5 wt%氯化钠水溶液中的动电位极化曲线显示,熔覆处理后样品的最低腐蚀电流密度下降至1.2×10-8A/cm2,是基体的1/1000左右,表明激光熔覆可显著提高纯钛的耐腐蚀性能。2)在激光3000W,扫描速度为4mm/s、6mm/s和8mm/s的条件下在TA2纯钛基体表面熔覆制备了TiB2/Ni复合涂层。熔覆后的基体表面获得了以Ti为基体,TiB2和NiTi2为主要增强相的复合涂层,熔覆层与基体形成了牢固的冶金结合。Ti在熔覆层中以树枝晶形式存在,TiB2以黑色条状组织存在,NiTi2增强相在熔覆层中以白色胞状晶形式存在。激光熔覆复合涂层显微硬度由表及里呈梯度下降,激光熔覆层表面硬度最大值为840 HV,约为基体硬度值的4倍。在3.5 wt%的NaCl水溶液中的动电位极化曲线结果表明:激光熔覆后样品的耐腐蚀性均优于基体,腐蚀电流密度由基体的1.3×10-5A/cm2最低下降到6.6×10-8A/cm2。3)在激光功率3500W,扫描速度分别为4mm/s、6mm/s和8mm/s条件下对TC2钛合金进行了激光熔覆Ti/TiC/TiB2粉末。结果显示熔覆层主要由Ti,TiC和TiB2相组成。激光熔覆层的表面最高硬度达到1100HV,比TC2基体硬度(300HV)提高三倍以上。在3.5 wt%的NaCl水溶液中的动电位极化曲线结果表明:激光熔覆后样品的耐腐蚀性能都较基体有所提高,腐蚀电位由基体的-0.303V上升到0.756 V,腐蚀电流密度由基体1.75×10-2A/cm2,最低下降至1.37×10-4A/cm2。
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