不同扫描速度下激光熔覆修复TC4合金表面性能

|3DScienceValley· 2024/01/19

谷专栏

以下文章来源于航空材料学报，作者崔静

为拓宽激光熔覆再制造技术在微损坏钛合金零件修复领域的应用，《航空材料学报》期刊中发表的《不同扫描速度下激光熔覆修复TC4合金表面性能》一文研究了不同扫描速度对激光熔覆修复 TC4 合金表面性能的影响机制。

TC4 钛合金（Ti6Al4V）作为我国航空领域最先进入应用的钛合金种类，具有密度小、质量轻等诸多优点。然而，钛合金材料摩擦因数高、硬度低的缺点使得部分机械构件易疲劳并发生轻微损坏，而大量更换轻微受损部件将带来极高的运行和维护成本。激光熔覆技术是一种新型的材料表面改性技术，具有熔覆层与构件基体相容性好、加工效率高、经济、环保等优点，因此诸多学者通过激光熔覆技术在金属材料的修复和性能强化领域做出了卓有成效的研究。但是，当前对 TC4 性能强化的研究，主要集中在利用其他元素增强熔覆层性能方面，通过熔覆相同成分粉末进行修复和强化性能的研究较少。因此，本工作用激光熔覆技术在 TC4 合金表面制备修复涂层，并分析比较在一定功率下，不同扫描速度时的修复效果，探究使用大功率、大光斑工业级激光器进行产业化修复受损表面的可行性和最优参数配置。

论文链接：

https://kxsy.cnki.net/#/article-detail?id=HKCB202301011

研究方案或路线

研究内容与数据

l宏观形貌分析

图 1 不同的扫描速度激光熔覆层宏观形貌
（a）100 mm/min；（b）150 mm/min；（c）200 mm/min；（d）300 mm/min

l微观宏观形貌分析

图 2 不同扫描速度激光熔覆层显微组织形貌

l物相分析

图 3 不同扫描速度激光熔覆层 XRD 和 EDS 分析

l熔覆层耐腐蚀性能分析

图 4 不同扫描速度激光熔覆层腐蚀分析

l熔覆层显微硬度分析

图 5 不同扫描速度激光熔覆层不同表面距离下的维氏显微硬度

l熔覆层耐磨性能分析

图 6 不同扫描速度激光熔覆层摩擦因数

主要结论

（1）采用不同扫描速度激光熔覆修复 TC4 合金表面，当扫描速度为 150 mm/min 时，熔覆修复表面具有较好的耐腐蚀性。修复后的表面生成了稳定的晶体结构，与基体表面发生了较好的冶金结合，自腐蚀电位最高且腐蚀速率最低。
（2）当扫描速度为 200 mm/min 时，可以提高熔覆修复表面的显微硬度，且磨损量较小。转化生成的大量细小α晶粒阻碍了外界冲击导致的晶格位错移动，宏观上表现为较高的显微硬度和较小的磨损量。
（3）在熔覆的过程中，熔覆材料和基体表层受热熔化、对流、再冷却凝固，合金中的部分元素在晶格重组时会不可避免地固溶于组织增强相或基底，产生晶格畸变，达到一定的强化涂层的效果，宏观上体现为在不同维度上得到强化或维持的综合性能。

论文信息：

不同扫描速度下激光熔覆修复TC4合金表面性能（点击“题目”可链接全文）

崔静王宬轩杨广峰

DOI:10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000215