摘要: 钛合金因比强高、密度低、耐蚀耐高温性能优异,被广泛用于国防装备、航空航天和能源化工等领域,但存在硬度低、耐磨性能差、高温高速摩擦易燃等缺点,限制了其在先进航空发动机和武器装备中的进一步应用。激光熔覆因能量高、冷却速度快、涂层稀释率低和热影响区小等优点,成为广泛使用的新型表面改性技术。钛合金表面激光熔覆制备金属基-陶瓷复合涂层,是提高钛合金表面综合力学性能的重要方法之一。本文通过研究SiC含量、SiC颗粒尺寸对TiNi基熔覆层组织与性能的影响,获得了SiC含量、颗粒尺寸对TiNi基熔覆层性能的影响规律,即熔覆层内增强相是硬度和耐磨性提升的主要原因,未熔颗粒有助于耐磨性的提升。在此规律的基础上添加B4C颗粒进一步提升熔覆层组织性能,并研究B4C含量对Ti/Ni/M-SiC熔覆层组织与性能影响,为钛合金表面激光熔覆SiC增强TiNi基复合涂层组织与性能的研究提供理论依据。SiC含量对TiNi基熔覆层组织与性能影响的实验结果表明:添加微米SiC后,SiC未完全分解,熔覆层主要物相为Ti2Ni、TiNi、Ti5Si3、TiC及SiC;随着SiC含量增加,熔覆层内TiNi/Ti5Si3共晶组织、颗粒状TiC含量增加,Ti2Ni含量减少;熔覆层硬度先增后减,SiC含量为8 wt.%时达到最高,为基体的2.5倍;耐磨性呈现递增趋势,SiC含量为10 wt.%时最佳,为基体的2.1倍。熔覆层内增强相是硬度和耐磨性提升的主要原因,未熔颗粒有助于耐磨性的提升。SiC颗粒尺寸对TiNi基熔覆层组织与性能影响的实验结果表明:两组熔覆层中主要物相相同,纳米SiC完全分解;TiC颗粒起细化晶粒作用;微米SiC熔覆层表面硬度和耐磨性分别提高到基体的2.1倍、2.082倍,纳米SiC熔覆层表面硬度和耐磨性分别提高到基体的2.4倍、1.475倍;微米SiC颗粒有助于提高熔覆层耐磨性,纳米SiC颗粒有助于提高熔覆层硬度值。B4C含量对Ti/Ni/Micro-SiC熔覆层组织与性能影响的实验结果表明:Ti/Ni/Micro-SiC粉末中引入B4C后,B4C颗粒未完全分解;熔覆层的新增物相只有TiB2,TiB2与TiC形成了镶嵌状TiB2-TiC复合结构;B4C含量为10 wt.%时,熔覆层硬度及耐磨性均最佳,分别提高到基体的3.1倍、3.621倍,较Micro-SiC熔覆层提高1倍、1.740倍。 摘要译文