微观结构和Ti-xFe-SiC的磨损行为 在激光覆盖的TC4基板上的现场复合陶涂层

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 表面工程是什么?表面工程是什么?
• 部落学 (tribology) 是一个学科.

背景情况:

• 合金 (Ti-6Al-4V或TC4) 是重要的结构材料,但耐磨性较差,导致经济损失很大.
• 开发有效的耐磨表面保护对于延长合金组件的使用寿命至关重要.

研究的目的:

• 准备和描述在TC4基板上具有梯度结构的新型in situ复合陶涂层.
• 研究铁添加对Ti-Si-C涂料微观结构,相位组成,硬度和耐磨性的影响.

主要方法:

• 激光覆盖被用来制造TC4基板上的两层梯度涂层.
• 施加过渡层 (Ti-40SiC),然后再施加工作层 (Ti-xFe-80SiC),其铁含量各不相同 (x = 0,5,10,15%).
• 使用X射线衍射 (XRD) 分析相位组成,并进行微硬度和磨损测试.

主要成果:

• 没有铁的涂层 (WL-F0,WL-F5) 显示了Ti,TiC,Ti5Si3和Ti3SiC2的相,具有增强耐磨性的自滑特性.
• 添加铁 (WL-F10,WL-F15) 诱导了像TiFeSi2这样的新相,显著增加了硬度 (WL-F15的硬度高达1842.9 HV1,是矩阵的五倍).
• WL-F10和WL-F15表现出类似于结构陶的磨损过渡现象,与基板相比,磨损体积和深度大大减少.

结论:

• 铁的添加有效地调节了Ti-Si-C系统中的现场反应,形成硬相并改善耐磨性.
• WL-F15涂层表现出优越的硬度和磨损性能,磨损体积和深度明显低于TC4基板.
• 开发的梯度陶涂层为提高合金在苛刻应用中的耐磨性提供了有前途的解决方案.