论文摘要：钛合金表面激光熔覆TiC增强Co基耐磨涂层组织及耐磨性

钛合金具有比强度高、耐腐蚀和耐高温等优良性能，被广泛应用于航空、航天、国防、汽车以及海洋等工业尖端领域。然而，钛合金摩擦系数高、耐磨性差、高温高速下摩擦易燃着火以及抗氧化能力差等缺点，严重影响了其工业应用特别是作为耐磨运动副部件的应用。表面改性是提高钛合金摩擦学性能最有效的方法之一。 Ti-Co系金属间化合物Ti2Co、TiCo显微硬度高、耐磨性较好，与钛合金组织有良好的相容性。TiC硬度高（HV3200），熔点高，耐磨性优异，化学稳定性好。在钛合金表面制备以TiC为增强相、以Co基合金组织为基体的涂层，有望成为提高钛合金耐磨性能的有效方法之一。本文以真空等离子旋转电极雾化Co基合金粉末、纯Ti粉和活性碳为原料，采用激光熔覆技术在TC4钛合金板材表面分别制备出由β钛基固溶体、Ti2Co及10vol.%的TiC组成的TiC/Ti-Ti2Co涂层和由TiCo相、富钴相Ti0.27Co0.48Cr0.25及15vol.% 的TiC组成的TiC/ TiCo-Ti0.27Co0.48Cr0.25涂层。利用X射线衍射法(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、电子探针（EPMA）等方法分析了涂层的显微组织，考察涂层硬度、室温干滑动磨损性能和二体磨粒磨损性能，并分析了涂层的磨损机理。在650℃条件下对涂层进行了时效热处理并分析了涂层的组织变化。结果表明：(1) 激光熔覆TiC增强Co基耐磨涂层组织致密、均匀，与基材为完全的冶金结合。其中，激光熔覆TiC/Ti-Ti2Co涂层主要由初生发达树枝晶TiC相、块状Ti2Co相和β钛基固溶体基体相（β-Ti）组成。激光熔覆TiC/ TiCo-Ti0.27Co0.48Cr0.25涂层主要由初生发达树枝晶TiC相、岛状或树枝晶TiCo相和Ti0.27Co0.48Cr0.25富钴相组成。(2) 激光熔覆TiC增强Co基耐磨涂层硬度较高，TiC/Ti-Ti2Co涂层显微硬度达HV600 ~ 700， TiC/TiCo-Ti0.27Co0.48Cr0.25涂层显微硬度达HV1000 ~1150。(3) 激光熔覆TiC增强Co基耐磨涂层具有良好的摩擦磨损性能。室温干滑动磨损条件下，激光熔覆TiC/Ti-Ti2Co涂层组织中硬质相TiC起主要抗磨作用，激光熔覆TiC/TiCo-Ti0.27Co0.48Cr0.25涂层基体相硬度较高(HV1100)，涂层中TiC增强相和基体相共同起抗磨作用。激光熔覆TiC增强Co基涂层的磨损机制均为粘着磨损。在二体磨粒磨损条件下，激光熔覆TiC/Ti-Ti2Co涂层相对TC4钛合金表现出更好的耐磨性。激光熔覆TiC增强Co基涂层在干滑动磨损和二体磨粒磨损实验中表现出较低的载荷敏感性。(4) 激光熔覆TiC增强Co基耐磨涂层在650℃/100h长期时效热处理中，激光熔覆TiC/Ti-Ti2Co涂层中，随着时效热处理时间的延长，涂层中初生Ti2Co相发生溶解，同时新生Ti2Co相从β-Ti相中以小块状析出或者沿着初生Ti2Co相生长为树枝晶；在激光熔覆TiC/TiCo-Ti0.27Co0.48Cr0.25涂层中，随着时效热处理时间的延长，涂层中TiC、TiCo和Ti0.27Co0.48Cr0.25相三相稳定存在，在热处理前后没有变化，涂层组织稳定性良好。

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