激光增材制备Ti-6Al-4VTiC金属陶瓷熔覆层组织与性能强化

《激光增材制备Ti-6Al-4V TiC金属陶瓷熔覆层组织与性能强化》是一篇关于激光增材制造技术在钛基金属陶瓷材料制备中的应用研究论文。该论文探讨了通过激光熔覆技术在钛合金表面制备Ti-6Al-4V TiC复合材料涂层的工艺过程，以及其微观组织结构和力学性能的变化规律。研究旨在为高强、耐磨损、耐腐蚀的钛基复合材料提供一种高效的制备方法。

论文首先介绍了激光增材制造技术的基本原理及其在材料加工领域的广泛应用。激光增材制造技术是一种基于逐层堆积的制造方式，能够实现复杂形状零件的快速成型。其中，激光熔覆技术是该领域的重要分支，它通过将粉末材料与高能激光束结合，在基体表面形成致密的熔覆层。这种技术具有热影响区小、材料利用率高、工艺灵活等优点，特别适用于高性能材料的表面改性。

在本研究中，作者选择了Ti-6Al-4V作为基体材料，并在其中添加TiC（碳化钛）作为增强相。TiC具有高硬度、良好的耐磨性和高温稳定性，能够显著提升钛合金的综合性能。论文详细描述了实验所用的材料配比、激光参数设置以及熔覆工艺流程。通过调整激光功率、扫描速度、送粉速率等关键参数，研究人员成功制备出了均匀且致密的Ti-6Al-4V TiC熔覆层。

为了分析熔覆层的组织结构，论文采用了金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段进行表征。结果表明，熔覆层中形成了细小的等轴晶和柱状晶结构，TiC颗粒均匀分布在基体中，未出现明显的偏析或裂纹。此外，XRD分析显示，熔覆层主要由α-Ti和β-Ti相组成，并含有少量的TiC相，说明TiC在熔覆过程中实现了良好的固溶和分散。

论文还对熔覆层的力学性能进行了系统测试，包括显微硬度、摩擦磨损性能以及抗拉强度等指标。实验结果显示，Ti-6Al-4V TiC熔覆层的显微硬度显著高于纯钛合金基体，表明TiC的加入有效提高了材料的硬度和耐磨性。在摩擦磨损试验中，熔覆层表现出优异的抗磨损能力，其磨损率远低于未处理的钛合金表面。这说明TiC的引入不仅改善了材料的表面性能，还增强了其在恶劣工况下的服役寿命。

此外，论文还探讨了激光参数对熔覆层组织和性能的影响。例如，随着激光功率的增加，熔池温度升高，有利于TiC颗粒的均匀分布和基体的充分熔化。然而，过高的功率可能导致熔池过大，从而引发气孔或裂纹缺陷。同样，扫描速度的提高会减少热输入，有助于控制晶粒尺寸并改善熔覆层的致密性。因此，合理的工艺参数选择对于获得高质量的熔覆层至关重要。

综上所述，《激光增材制备Ti-6Al-4V TiC金属陶瓷熔覆层组织与性能强化》这篇论文系统地研究了激光熔覆技术在钛基复合材料制备中的应用。通过优化工艺参数，研究人员成功获得了具有优良组织结构和力学性能的Ti-6Al-4V TiC熔覆层。该研究成果不仅拓展了激光增材制造技术的应用范围，也为高性能钛基复合材料的开发提供了理论支持和技术指导。