TC4鈦合金表面納米顆粒增強的鈦鋁激光熔覆涂層制備及仿真研究.pdf

1、本文對在 TC4鈦合金表面激光熔覆制備納米顆粒增強的鈦鋁復合熔覆層進行了基礎研究，主要包括納米Y2O3顆粒分散行為研究、激光熔覆過程仿真、TC4鈦合金表面納米顆粒增強鈦鋁復合熔覆層的制備，激光熔覆工藝參數(shù)的優(yōu)化以及熔覆層顯微組織及性能分析。
　　本文主要開展的研究內(nèi)容如下：
　　(1)通過對納米Y2O3顆粒超聲分散進行單因素試驗，分析了分散介質(zhì)、添加粉體理論質(zhì)量分數(shù)、分散時間對超聲分散效果的影響，對超聲工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。通

2、過對納米Y2O3粉體球磨分散進行正交試驗，分析了球磨轉(zhuǎn)速、球料比、球磨時間對納米Y2O3球磨分散效果的影響，進行了球磨工藝參數(shù)優(yōu)化；研究了納米Y2O3在不同分散方式下的分散行為，得到了納米Y2O3最佳分散方式為“球磨/超聲”復合分散。
　　(2)通過正交試驗，對鈦鋁原子比1:1熔覆層制備過程中的工藝參數(shù)進行優(yōu)化；基于正交試驗結果，通過單因素試驗對不同鈦鋁原子比、不同納米TiC添加量、不同納米Y2O3添加量及納米TiC、納米Y2O3

3、雙相增強鈦鋁復合熔覆層制備過程中的工藝參數(shù)進行進一步優(yōu)化，采用激光功率700W，光斑直徑1mm，掃描速度200mm·min-1，可獲得表面及熔道邊緣相對平整，熔道寬度一致性相對較好的熔覆層。
　　(3)建立了TC4鈦合金表面壓片預置鈦鋁復合粉體激光熔覆過程三維瞬態(tài)溫度場有限元仿真模型，研究了激光功率、掃描速度和光斑直徑對熔池尺寸、熔池中心最高溫度、熔池內(nèi)溫度梯度、溫度變化率及形狀控制因子的影響規(guī)律；通過單因素仿真試驗，確立了相對合

4、理的激光加工參數(shù)范圍；通過正交仿真試驗，比較不同激光工藝參數(shù)對溫度場的影響顯著性。討論了采用激光比能綜合表征激光功率、掃描速度和光斑直徑的局限性。
　　(4)對不同鈦鋁原子比、不同納米TiC添加量、不同納米Y2O3添加量等10種成分不同的鈦鋁復合熔覆層，采用 SEM、EDS、XRD及顯微硬度計進行顯微組織、成分及顯微硬度研究分析。研究表明，各熔覆層中存在大量 Ti3Al、TiAl、TiAl3金屬間化合物及少量對應的稀土相和陶瓷相，