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镍基高温合金和钛合金表面涂层微观组织分析

牛静  
【摘要】:航空发动机及各种工业燃气涡轮发动机中的零件,常因材料表面的腐蚀及磨损而失效和破坏。因此工业生产中通常采用在零件表面形成铝化物涂层和电火花强化涂层的方法,提高零件表面的耐蚀和耐磨性能。保护涂层的微观组织决定其性能,同时又受到加工工艺的影响,充分了解材料的组织结构及形成机理,能够优化工艺参数,指导生产,获得理想的表面性能。 本文利用X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)等设备,分别对镍基高温合金表面的Al及Al-Si渗层,钛合金表面电火花原位沉积TiC的强化涂层,Ti合金表面电火花沉积WC和电火花复合超声沉积WC的强化涂层,进行相分析、形貌分析,成分分析,并探讨涂层的形成机理,主要结论如下: 1.用料浆法在镍基高温合金表面渗Al-Si,反应过程中,基体中的Ni向表面扩散,表面的Al向基体扩散,反应后生成β和γ′相。原基体中固溶的Cr元素受溶解度差的影响,富集析出,在渗层中形成富Cr相。Si在表层与Cr元素形成Cr_xSi_y化合物。与粉末包埋法的单渗Al相比,Al-Si共渗的渗层中有过渡层存在,比单渗Al渗层厚,厚度可达70μm。 2.用石墨电极在BT20、TCl钛合金基体上通过电火花原位沉积反应生成TiC强化涂层。生成的涂层分为TiC强化层和基体熔融层两层,厚度约为20—30μm,强化涂层是一种反应涂层,主要成分相是Ti、TiC和石墨,分别来自基体Ti和电极C; 3.将YG8硬质合金电极沉积在BT20、TCl钛合金基体上,形成强化涂层。涂层表面呈溅射状,平均厚度为20—30μm,分为强化层和基体熔融层两层,TCl基体涂层的熔融层不明显。火花放电期间生成TiC相、W相和少量W_2C相,通过电火花沉积技术实现了基体与涂层的冶金结合; 4.TCl钛合金表面电火花复合超声沉积WC涂层,微观组织分析表明电火花加工中电容参数的变化对改变电火花强化涂层的强化效果不显著,而当电容一定,超声频率改变,且达到一定值时,可以明显地增强涂层的强化效果。


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