激光熔化沉积TiB2增强TiAl基合金涂层的组织及力学性能

采用激光熔化沉积在TC4合金表面制备出不同TiB2含量(0、10％、20％、30％,质量分数)的TiAl基合金涂层,利用XRD、OM、SEM、显微硬度计、压痕法(断裂韧性)、磨损试验机以及激光共聚焦显微镜等,系统研究了TiB2含量对涂层微观组织与力学性能的影响.结果表明,涂层组织由底部沿厚度方向依次为平面晶、柱状晶和等轴晶,随着TiB2含量增加,柱状晶高度逐渐降低.TiB2/TiAl复合涂层由TiAl合金基体相(γ+α2)以及TiB2增强相组成,直接添加的TiB2颗粒大多没有熔化,但直接添加的TiB2颗粒外层与TiAl合金熔体发生溶解反应后原位析出初生TiB2和次生TiB2,初生TiB2呈块状,次生TiB2呈短棒状和条带状.随着TiB2含量由0增加至10％,涂层基体组织明显细化,但继续增加TiB2含量(20％、30％)并未产生进一步的细化作用.随着TiB2含量由0增加至30％,涂层的表面硬度由530.5 HV增加至738.4 HV,断裂韧性由7.75 MPa·m1/2降低至3.17 MPa·m1/2,磨损率由3.98 mg/mm2减少至0.42 mg/mm2,并且磨损面的磨损程度及其粗糙度也随之降低.未添加TiB2时,涂层的磨损机制以显微切削为主,多次塑性变形为辅;TiB2含量为10％时,涂层的磨损机制以显微切削为主,微观断裂为辅;随着TiB2含量增加,磨损机制逐渐转向微观断裂;TiB2含量为30％时,涂层的磨损机制以微观断裂为主,显微切削为辅.