第51卷第6期2023年6月Vol.51No.6June2023华南理工大学学报（自然科学版）JournalofSouthChinaUniversityofTechnology（NaturalScienceEdition）TC4表面激光熔覆硬质涂层的制备与分析郑立娟胡紫涛刘绍峰付宇明（燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004）摘要：为解决TC4钛合金硬度低、耐磨性差等缺点，利用激光熔覆技术，采用4kW大功率Laser4000半导体激光器，在TC4表面制备了以HfC、TaC和ZrC等比例三元陶瓷相（比例分别为0%、5%、10%、15%）为增强相的钛基硬质涂层。熔覆结束后对熔覆件进行切割、打磨、抛光和腐蚀制备金相试样，利用电子显微镜（EM）、扫描电镜（SEM）、EDS能谱仪、X射线衍射仪（XRD）等试验手段对不同材料组分的熔覆涂层进行了宏观形貌、微观组织和性能的对比分析；利用TH120A里氏硬度计测熔覆层的宏观硬度值，利用Qness型号维氏显微硬度计分析熔覆试样截面微观硬度变化规律。研究结果表明：三元陶瓷相的添加，使熔覆层与基材形成了良好的冶金结合，并且基材与熔覆层有着明显的平滑的分界线；熔覆层主要由α+β针状马氏体基体及析出的棒状和块状α相组成，其中添加质量分数为15%的三元陶瓷增强相的涂层熔覆层由块状晶组成，且晶粒最为粗大，添加质量分数为5%和10%的三元陶瓷增强相的涂层，棒状和块状的α相尺寸明显变小，晶粒明显被细化，组织更加均匀致密；熔覆层柱状和块状α相的主要成分为Ti以及微量的Al、Zr、Hf和V元素，涂层的针状马氏体中含有较高的Al、Zr、Ta和V元素，在晶间的黑色β相中含有微量的Zr和Ta元素。测试发现，Hf、Ta元素通常存在于不同的物相中；激光熔覆后的试件的硬度都有所提高，当三元陶瓷添加量的质量分数为10%时，熔覆层晶粒最为细小，分布均匀，硬度最高，达到715HV，是TC4基材的2.31倍。关键词：TC4钛合金；激光熔覆；金属陶瓷涂层；显微硬度中图分类号：TG174文章编号：1000-565X（2023）06-0146-07TC4钛合金具有比强度高、抗腐蚀、质量轻、耐热性好和相容性好等优异性能，是航空领域应用最多的钛合金［1］。然而钛合金硬度低，在使用中存在耐磨性差、摩擦系数大等诸多缺点，从而限制了其在航空领域的应用［2-4］。而钛合金的摩擦磨损通常发生在表面，因此通过钛合金表面改性是提高其耐磨性的有效手段。激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，通过在基体表面添加改性熔覆粉末，使用高能激光束将粉末材料与基体表面共同熔化再凝固，可以形成良好冶金结合的熔覆层［5］。目前针对钛合金激光表面改性...
