一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，包括以下步驟：一）鈦合金基材待熔覆表面預(yù)處理：去除鈦合金基材待熔覆表面的氧化膜；二）熔覆材料配制：熔覆材料配方是NiCrBSi合金粉末與TiC按NiCrBSi：TiC=50～100:0～50的體積比配制，并混合均勻；三）預(yù)置熔覆材料：首先將混合均勻的熔覆材料用具有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑調(diào)成糊狀，涂覆在鈦合金基材的待熔覆表面，涂覆層厚度為0.6～1.5mm，然后將涂覆層烘干；四）激光熔覆：采用激光器照射涂覆層，使涂覆層熔覆在鈦合金基材上。本發(fā)明能夠減小涂層的熱膨脹不匹配，降低殘余應(yīng)力，提高涂層性能。
【專利說明】一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光金屬表面加工技術(shù)，具體為一種利用高能密度激光束陶瓷顆粒TiC增強(qiáng)的Ni基復(fù)合涂層的激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前鈦合金激光熔覆最為廣泛的研究工作是陶瓷顆粒增強(qiáng)的金屬基復(fù)合涂層，根據(jù)熔覆材料體系可將現(xiàn)有的研究大致分為T1、Co、Ni基等幾種。如張松(參見:張松，張春華，王茂才，等.TiC/Ti復(fù)合材料激光熔覆層的沖擊磨粒磨損性能[J].金屬學(xué)報，2002，38 (10):1100-1104.)等以T1-Cr3C2作熔覆材料，在TC4合金表面獲得了 TiC顆粒增強(qiáng)的Ti基復(fù)合涂層,涂層的抗沖擊磨粒磨損性能比TC4合金提高了 2倍。Savalani等(參見:M M Savalani, C C Ng, Q H Li, et al.1n situ formation of titanium carbideusing titanium and carbon-nanotube powders by laser cladding[J].Applied SurfaceScience, 2012, 258:3173 - 3177.)在純鈦表面激光熔覆Ti和碳納米管，激光熔覆過程中Ti與碳納米管發(fā)生反應(yīng)，生成細(xì)小的TiC樹枝晶，涂層的硬度和耐磨性能受碳納米管含量的影響，隨著碳納米管含量的增加，硬度升高，耐磨性增加。Molian等(參見:P A Molian, LHualum.Laser cladding of T1-6A1-4V with BN for improved wear performance[J].Wear, 1989，130:337-352)研究了 Ti_6Al_4V合金表面NiCrCoAlY-BN激光熔覆層的硬度和磨損性能，結(jié)果表 明，熔覆層的硬度隨BN含量的增加而增大，最高硬度為HV1200，磨損率比時效硬化和激光表面熔凝的鈦合金降低了 I~2個數(shù)量級。
[0003]由上述可見，激光熔覆金屬基復(fù)合涂層材料廣泛，且不受通常的冶金熱力學(xué)條件限制。但是鈦與氧的親和力極高，在熔覆層中易形成氣孔；鈦合金的熱膨脹系數(shù)與熔覆材料中的合金和陶瓷材料相差較大，在加熱和冷卻過程中，熔覆層與基材之間的熱脹冷縮不一致，使熔覆層與基材之間形成較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致熔覆層開裂。因此在鈦合金表面獲得高質(zhì)量的激光熔覆層極為困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，該方法能夠減少或消除激光熔覆層中的裂紋和氣孔，所得到的TiC增強(qiáng)Ni基復(fù)合涂層具有很高的耐磨性，且制備方法工藝過程簡單，適合工業(yè)化生成。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，包括以下步驟:
[0006]一)鈦合金基材待熔覆表面預(yù)處理:去除鈦合金基材待熔覆表面的氧化膜；
[0007]二)熔覆材料配制:熔覆材料配方是NiCrBSi合金粉末與TiC按NiCrBS1:TiC=50~100:0~50的體積比配制，并混合均勻；
[0008]三)預(yù)置熔覆材料:首先將混合均勻的熔覆材料用具有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑調(diào)成糊狀，涂覆在鈦合金基材的待熔覆表面，涂覆層厚度為0.6~1.5mm，然后將涂覆層烘干；[0009]四)激光熔覆:采用激光器照射涂覆層，使涂覆層熔覆在鈦合金基材上。
[0010]所述NiCrBSi合金為Ni60，粒度為50~100 μ m ;所述TiC粉末的粒度10~100 μ m。
[0011]在步驟四)之前步驟三)之后，將帶有涂覆層的鈦合金基材預(yù)熱到120~160°C。
[0012]在步驟一)之后步驟二)之前，對待熔覆表面進(jìn)行鈍化處理。
[0013]所述步驟四)采用激光波長為10.6 μ m的橫流CO2激光器照射涂覆層，激光器的輸出功率P=2~5kW，光束掃描速度V=L O~12mm/s，光斑直徑D=3~6mm ;在激光熔覆過程中采用氬氣對熔池進(jìn)行保護(hù)，氬氣的流量為20~30L/min。
[0014]所述鈦合金基材為TC1、TC4和TC9中的任意一種。
[0015]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:采用由NiCrBSi合金粉末和TiC粉末組成的熔覆材料，將TiC陶瓷顆粒的高硬度和優(yōu)異耐磨性與NiCrBSi合金的良好韌性結(jié)合起來，減小涂層的熱膨脹不匹配，降低殘余應(yīng)力，提高涂層性能。并且，本發(fā)明在激光熔覆工序之前對帶有涂覆層的鈦合金基材進(jìn)行了預(yù)熱處理，減小了涂層中的熱應(yīng)力，因此能夠減少或消除涂層中的裂紋，在激光熔覆加工過程中利用氬氣保護(hù)，防止空氣侵入，減少或消除涂層中的氣孔。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明單道激光熔覆層橫截面的形貌照片；
[0017]圖2為本發(fā)明單道激光熔覆層表面的形貌照片；
[0018]圖3為本發(fā)明多道激光熔覆層表面的形貌照片；
[0019]圖4為本發(fā)明激光熔覆層表層金相組織照片；
[0020]圖5為本發(fā)明激光熔覆層底層金相組織照片；
[0021]圖6為本發(fā) 明激光熔覆層與基材結(jié)合區(qū)金相組織照片；
[0022]圖7為本發(fā)明激光熔覆層顯微硬度沿層深方向曲線圖；
[0023]圖8為本發(fā)明激光熔覆層和鈦合金基材磨損失重量比較圖；
[0024]圖9為基材TC4合金真空環(huán)境中磨損表面形貌金相照片；
[0025]圖10為本發(fā)明激光熔覆層真空環(huán)境中磨損表面形貌金相照片。
【具體實施方式】
[0026]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:
[0027]本發(fā)明一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法的設(shè)計思路:
[0028]一)在保證激光熔覆層與鈦合金基材冶金結(jié)合的前提下，將外加或者熔覆過程中原位形成的TiC陶瓷顆粒的高硬度和優(yōu)異的耐磨性與NiCrBSi合金的良好韌性結(jié)合，減小涂層的熱膨脹不匹配，降低殘余應(yīng)力，提高涂層耐磨性能。
[0029]二)在熔覆前，對帶有涂覆層的鈦合金基材進(jìn)行預(yù)熱，以減小熔覆時的溫升，進(jìn)而減小因熔覆形成的熱應(yīng)力，減少或消除激光熔覆層中的裂紋。
[0030]本發(fā)明從激光熔覆材料設(shè)計、鈦合金基材表面預(yù)處理和激光熔覆工藝優(yōu)化等方面進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計:[0031]一)激光熔覆材料的設(shè)計
[0032]激光熔覆材料的設(shè)計必須考慮以下幾個方面的問題:
[0033]I)應(yīng)具有較高的硬度和耐磨性能。
[0034]2)激光熔覆材料與鈦合金基材之間應(yīng)具有良好的冶金相容性。
[0035]根據(jù)上述原則，本發(fā)明采用由NiCrBSi合金粉末和TiC粉末組成的熔覆材料，在鈦合金基材表面激光熔覆TiC粉末增強(qiáng)的Ni基復(fù)合材料耐磨涂層。
[0036]二)鈦合金基材的預(yù)處理
[0037]鈦與氧的親和力很大，常溫下就能與空氣中的氧結(jié)合形成一層致密的氧化鈦薄膜，且該氧化膜層很難徹底去除，影響熔覆層與基材之間的結(jié)合。為此，本發(fā)明采用機(jī)械方法和化學(xué)方法聯(lián)合的去膜方法。
[0038]三)激光熔覆方法的優(yōu)化
[0039]I)在激光熔覆過程中加強(qiáng)對熔化金屬的保護(hù)，以防止周圍空氣的浸入；采用氬氣對熔池進(jìn)行保護(hù)。
[0040]2)調(diào)控激光功率、激光束掃描速度和光斑直徑等激光器工作參數(shù)，分析激光器的工作參數(shù)對熔覆層宏觀和微觀的質(zhì)量影響，設(shè)計合理和最佳的工藝參數(shù)。
[0041]本發(fā)明一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，包括以下步驟:
[0042]一)鈦合金基材待熔覆表面預(yù)處理:去除鈦合金基材待熔覆表面的氧化膜；
[0043]二)熔覆材料配制:熔覆材料配方是NiCrBSi合金粉末與TiC粉末按50~100:0~50的體積配制，并混合均勻。
[0044]三)預(yù)置熔覆材 料:首先將混合均勻的熔覆材料用具有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑調(diào)成糊狀，涂覆在鈦合金基材的待熔覆表面，涂覆層厚度為0.6~1.5mm，然后將涂覆層烘干。
[0045]四)激光熔覆:采用激光器照射涂覆層，使涂覆層熔覆在鈦合金基材上。
[0046]為防止熔覆層產(chǎn)生裂紋，本發(fā)明在進(jìn)行激光熔覆之前預(yù)置熔覆材料之后，將帶有涂覆層的鈦合金基材預(yù)熱到120~160°C。
[0047]本發(fā)明由NiCrBSi合金粉末和TiC粉末組成的熔覆材料，NiCrBSi是自熔性合金，具有良好的綜合性能和優(yōu)良的激光熔覆工藝性能；TiC陶瓷增強(qiáng)相具有較高的硬度，與大多數(shù)金屬基體具有良好的濕潤性和熱力學(xué)相容性。在進(jìn)行激光熔覆時，一方面，NiCrBSi合金材料可以保護(hù)陶瓷相，減少其燒損；另一方面，韌性高的Ni合金基體可減小涂層的熱膨脹不匹配，降低殘余應(yīng)力，提高涂層性能。同時由于TiC硬質(zhì)陶瓷顆粒的增強(qiáng)作用，使熔覆層具有高硬度和高耐磨的性能。本發(fā)明還通過機(jī)械方法和和化學(xué)方法聯(lián)合去除氧化膜并對去除氧化膜后的待熔覆表面進(jìn)行鈍化，徹底消除了基材表面的氧化膜，消除了氧化膜的有害作用。通過對激光熔池的保護(hù)和對激光熔覆工藝參數(shù)的優(yōu)化，防止了熔化金屬的氧化及氣孔等缺陷的形成，進(jìn)而可在鈦合金表面獲得成型良好、無氣孔和裂紋、結(jié)合牢固的熔覆層。
[0048]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
[0049]下面給出本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明不受實施例的限制。
[0050]實施例1:
[0051]一種激光熔覆鈦合金表面自潤滑涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0052]一)鈦合金基材待熔覆表面預(yù)處理:去除鈦合金基材待熔覆表面的氧化膜；[0053]在本實施例中鈦合金基材的材質(zhì)為TC4。去除TC4鈦合金基材待熔覆表面氧化膜的具體方法:先采用400#金相砂紙對待熔覆表面進(jìn)行打磨，然后浸入10%Na0H溶液中3分鐘，取出后依次在蒸餾水、丙酮和酒精中進(jìn)行超聲波清洗，最后干燥；
[0054]為防止待熔覆表面再次快速氧化，在待熔覆表面去除氧化膜后，應(yīng)對去除氧化膜后的待熔覆表面進(jìn)行鈍化處理，在本發(fā)明的實施例中，采用硝酸進(jìn)行表面鈍化處理。
[0055]二)熔覆材料配制:熔覆材料配方是NiCrBSi合金粉末與TiC粉末按2:1的體積比配制，并混合均勻。
[0056]在本發(fā)明的實施例中，NiCrBSi合金粉末采用Ni60合金粉末；采用滾筒式混粉器混粉，混粉時間為8小時，直至Ni60合金粉末和TiC粉末混合均勻。所述Ni60合金粉末的粒度為50~100 μ m ;所述TiC粉末的粒度為10~50 μ m。
[0057]三)預(yù)置熔覆材料:首先將混合均勻的熔覆材料用具有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑調(diào)成糊狀，涂覆在鈦合金基材的待熔覆表面，涂覆層厚度為1.0mm，然后將涂覆層烘干。
[0058]在本實施例中，采用酒精將熔覆材料調(diào)成糊狀，涂覆在鈦合金基材表面，置于真空爐中烘干，烘干溫度為70°C，烘干時間為I小時。
[0059]四)激光熔覆:采用激光器照射涂覆層，使涂覆層熔覆在鈦合金基材上。
[0060]在本發(fā)明的實施例中，采用激光波長為10.6 μ m的ML-108型橫流CO2激光器照射涂覆層，激光器的輸出功率P=4kW，光束掃描速度V=I0.8mm/s，光斑直徑D=6_ ;在激光熔覆過程中采用氬氣對熔池進(jìn)行保護(hù),氬氣的流量為20L/min。
[0061]為防止熔覆層產(chǎn)生裂紋，本實施例在進(jìn)行激光熔覆之前預(yù)置熔覆材料之后，將帶有涂覆層的鈦合金基材預(yù)熱到160°C。
[0062]請參見圖1、圖2和圖3，由圖可以看出熔覆層中無氣孔和裂紋等缺陷，表面連續(xù)均勻。通過對熔覆層的形貌微觀組織進(jìn)行研究分析表明:激光熔覆層由不規(guī)則形狀的TiC顆粒、方塊狀TiB2顆粒和針狀CrB以及Ni基組成組成，請參見圖4和圖5 ;激光熔覆層與鈦合金基材結(jié)合區(qū)的組織為定向生長的樹枝晶，且與鈦合金基材呈聯(lián)生結(jié)晶特征，使熔覆層與鈦合金基材之間形成了良好的冶金結(jié)合，請參見圖6。采用本實施例制備的熔覆層的硬度在900~1150HV0.2之間，基材的硬度在350HV0.2左右，前者約為后者的2~4倍，請參見圖7，充分顯示了本發(fā)明對鈦合金表面硬度的強(qiáng)化效果。
[0063]采用本實施例制備的熔覆層的耐磨性能試驗如下:
[0064]Φ9Χ20mm的圓柱試樣,與YG8B硬質(zhì)合金組成摩擦副進(jìn)行磨損試驗。環(huán)境氣氛分別為壓力為IO5Pa的大氣環(huán)境和壓力為10_5Pa的真空環(huán)境，摩擦工作參數(shù)為:法向載荷50N，滑動距離540m，滑動速度3.0m/s。TC4合金和熔覆層的在大氣和真空環(huán)境中的磨損失重量請參閱圖8。由圖可見:大氣環(huán)境中熔覆層的磨損失重量為2.54mg，而TC4合金的磨損失重量為22.34mg，真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量為3.25mg，而TC4合金的磨損失重量為
7.8mg。大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為TC4合金磨損失重量的11.37%和47.94%。請參見圖9和圖10，圖9和圖10分別為TC4合金和TiC/Ni熔覆層真空環(huán)境中的磨損表面形貌的金相照片。由圖可見，TC4合金磨損表面存在大面積多層撕脫痕跡，呈現(xiàn)明顯的粘著磨損，而TiC/Ni熔覆層的磨損表面磨痕細(xì)而淺，呈現(xiàn)擦傷特征，也充分顯示了本發(fā)明對鈦合金表面耐磨性的強(qiáng)化效果。
[0065]采用本實施例制備的耐磨強(qiáng)化熔覆層，經(jīng)檢測，表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無氣孔，硬度為:900~1150HVa2之間，大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為鈦合金基材的 11.37% 和 47.94%ο
[0066]實施例2:
[0067]一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，與實施例1的不同之處在:
[0068]—)鈦合金基材的材質(zhì)為TCl ;去除鈦合金基材待熔覆表面的氧化膜時，米用1000#金相砂紙對待熔覆表面進(jìn)行打磨，然后浸入6%Na0H溶液中4分鐘。
[0069]二)熔覆材料采用Ni60合金粉末。Ni60合金粉末的粒度為50~100 μ m。
[0070]三)涂覆層厚度為1.5mm。烘干溫度為120°C，烘干時間為0.9小時。
[0071]四)采用ML-108型CO2激光器照射所述鈦合金表面上的涂層，激光熔覆工藝參數(shù)為:激光輸出功率P=2kW，光束掃描速度V=L Omm/s，光斑尺寸為D=3mm。在激光熔覆過程中采用氬氣對熔池進(jìn)行保護(hù)，氬氣的流量為30L/min。
[0072]本實施例在進(jìn)行激光熔覆之前預(yù)置熔覆材料之后，將帶有涂覆層的鈦合金基材預(yù)熱到150°C。
[0073]采用本實施例制備的耐磨熔覆層，經(jīng)檢測，表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無氣孔,硬度為:850~1000HVa2，大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為鈦合金基材的9.04%和 70.20%ο
[0074]實施例3:
[0075]—種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，與實施例1的不同之處在:
[0076]—)鈦合金基材的材質(zhì)為TC9 ;去除鈦合金基材待熔覆表面的氧化膜時，米用1000#金相砂紙對待熔覆表面進(jìn)行打磨，然后浸入8%NaOH溶液中2分鐘。
[0077]二)熔覆材料采用Ni60合金粉末與TiC粉末按50:50的體積比配制。Ni60合金粉末的粒度為50~100 μ m ;所述TiC粉末粒度為50~100 μ m。
[0078]三)涂覆層厚度:0.6mm。烘干溫度為120°C，烘干時間為0.5小時。
[0079]四)采用ML-108型CO2激光器照射所述鈦合金表面上的涂層，激光熔覆工藝參數(shù)為:激光輸出功率P=5kW，光束掃描速度V=12mm/s，光斑尺寸為D=6mm。在激光熔覆過程中采用氬氣對熔池進(jìn)行保護(hù)，氬氣的流量為20L/min。
[0080]本實施例在進(jìn)行激光熔覆之前預(yù)置熔覆材料之后，將帶有涂覆層的鈦合金基材預(yù)熱到1400C ο
[0081]采用本實施例制備的耐磨熔覆層，經(jīng)檢測，表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無氣孔，硬度為:1050~1200HVa2，大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為鈦合金基材的13.03% 和 55.64%ο
[0082]實施例4:
[0083]一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，與實施例1的不同之處在:
[0084]一)鈦合金基材的材質(zhì)為TC9。
[0085]二)熔覆材料采用Ni60合金粉末與TiC粉末按90:10的體積比配制。Ni60合金粉末的粒度為50~100 μ m ;所述TiC粉末的粒度為10~50 μ m。
[0086]三)涂覆層厚度:0.8mm。烘干溫度為120°C，烘干時間為0.8小時。
[0087]四)采用ML-108型CO2激光器照射所述鈦合金表面上的涂層，激光熔覆工藝參數(shù)為:激光輸出功率P=4kW，光束掃描速度V=7.8mm/s，光斑尺寸為D=4mm。在激光熔覆過程中采用氬氣對熔池進(jìn)行保護(hù)，氬氣的流量為30L/min。
[0088]本實施例在進(jìn)行激光熔覆之前預(yù)置熔覆材料之后，將帶有涂覆層的鈦合金基材預(yù)熱到120。。。
[0089]本實施例制備的耐磨熔覆層，經(jīng)檢測，表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無氣孔，硬度為:870~1050HVa2，大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為鈦合金基材的10.56%和63.75%。
[0090]實施例5:
[0091]一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，與實施例1的不同之處在:熔覆材料采用Ν?25合金粉末與TiC粉末按2:1的體積比配制。
[0092]本實施例制備的耐磨熔覆層，經(jīng)檢測，表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無氣孔,硬度為:850~950HVa2，大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為鈦合金基材的10.29%和58.18%。
[0093]實施例6:
[0094]一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，與實施例2的不同之處在:熔覆材料采用Ν?45合金粉末。
[0095]本實施例制備的耐磨熔覆層，經(jīng)檢測，表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無氣孔,硬度為:800~9 O O HVa 2，大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為鈦合金基材的9.9 6 %和72.33%。
[0096]實施例7:
[0097]—種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，與實施例3的不同之處在:熔覆材料采用Ν?35合金粉末與TiC粉末按50:50的體積比配制。
[0098]本實施例制備的耐磨熔覆層，經(jīng)檢測，表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無氣孔，硬度為:1000~IlOOHVa2，大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為鈦合金基材的12.53% 和 57.10%ο
[0099]實施例8:
[0100]一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，與實施例4的不同之處在:熔覆材料采用Ν?45合金粉末與TiC粉末按90:10的體積比配制。
[0101]本實施例制備的耐磨熔覆層，經(jīng)檢測，表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無氣孔,硬度為:850~950HVa2。，大氣環(huán)境和真空環(huán)境中熔覆層的磨損失重量分別為鈦合金基材的11.03%和65.20%ο
[0102]盡管上面結(jié)合附圖 對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，其特征在于，包括以下步驟: 一)鈦合金基材待熔覆表面預(yù)處理:去除鈦合金基材待熔覆表面的氧化膜； 二)熔覆材料配制:熔覆材料配方是NiCrBSi合金粉末與TiC按NiCrBSi:TiC=50~100:0~50的體積比配制，并混合均勻； 三)預(yù)置熔覆材料:首先將混合均勻的熔覆材料用具有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑調(diào)成糊狀，涂覆在鈦合金基材的待熔覆表面，涂覆層厚度為0.6~1.5mm，然后將涂覆層烘干； 四)激光熔覆:采用激光器照射涂覆層，使涂覆層熔覆在鈦合金基材上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述NiCrBSi合金為Ni60，粒度為50~100 μ m ;所述TiC粉末的粒度10~100 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，其特征在于，在步驟四)之前步驟三)之后，將帶有涂覆層的鈦合金基材預(yù)熱到120~160°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，其特征在于，在步驟一)之后步驟二)之前，對待熔覆表面進(jìn)行鈍化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述步驟四)采用激光波長為10.6 μ m的橫流CO2激光器照射涂覆層，激光器的輸出功率P=2~5kW，光束掃描速度V=1.0~12mm/s，光斑直徑D=3~6mm ;在激光熔覆過程中采用氬氣對熔池進(jìn)行保護(hù)，氬氣的流量為20~30L/ min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光熔覆鈦合金表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述鈦合金基材為TC1、TC4和TC9中的任意一種。
【文檔編號】C23C24/10GK103774139SQ201410028103
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】孫榮祿, 牛偉, 雷貽文, 唐英 申請人:天津工業(yè)大學(xué)