BT20 钛合金表面电火花沉积WC 涂层微观组织研究.PDF

第43 卷 第2 期 稀有金属材料与工程 Vol.43, No.2 2014 年 2 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING February 2014 BT20 钛合金表面电火花沉积WC 涂层 微观组织研究 1 1 1 1 2 2 王明伟 ，潘 仁 ，李 姝 ，赵秀君 ，朱 志 ，张立文 ( 1. 大连工业大学，辽宁 大连 116034) (2. 大连理工大学，辽宁 大连 116085) 摘 要：以WC 为电极，氩气为保护气，采用电火花沉积方法在 BT20 钛合金基体上制备了强化沉积层。利用 SEM、 EDS 和XRD 分析了沉积层的微观结构和物相, 利用显微硬度计测试了沉积层截面的显微硬度。结果表明，沉积层主要 由TiC 、WC 、W 和W C 相组成，TiC 是电极材料与基体材料反应形成新相，是沉积层的主要组成相；沉积层与基体结 2 合致密，形成良好的冶金结合。沉积层表面呈“泼溅状”形貌，截面组织形貌中观察到纳米级微晶堆垛结构和少量的 树枝晶，反映了电火花沉积过程的快速加热和冷凝机制。沉积层显微硬度呈梯度变化，涂层最大硬度是基体的 3 倍。 关键词：BT20 钛合金；电火花沉积；WC 涂层 中图法分类号：TG 174.44 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2014)02-0361-03 BT20 钛合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好等 试样材料为BT20 钛合金，采用线切割制备试样。 [1] 优点，被广泛应用于航空航天和军事工业等领域 。但 试样尺寸为φ 12 mm ×4 mm 。实验前，依次采用200 、 是其硬度较低，耐磨性较差，当受到挤压、剪切和冲击 400 、600#砂纸进行表面打磨，然后再用丙酮溶液进行 载荷的作用，容易与对磨材料发生粘着磨损而失效。因 清洗吹干。 此如何提高钛合金表面的硬度及耐磨性成为钛合金研 采用DZ-4000(Ⅲ)型电火花沉积堆焊机，φ 5 mm 究与应用的新焦点。为了改善钛合金的耐磨性，近年来 WC 棒为电极。其电火花沉积工艺规范：输出电压 80 国内外科研工作者采用激光表面处理技术、等离子喷涂 V ，放电脉冲频率2000 Hz ，放电电容180 μF，比沉积 2 技术、离子束表面改性技术、热扩散技术、微弧氧化技 时间6 min/cm ，保护气体氩气供给量6 L/min 。沉积 术、堆焊技术等对钛合金表面进行强化，取得了较好的 结束后，涂层试样经线切割切片制备金相试样，采用 效果，但上述方法均需要昂贵的设备、特定的场所、专 D/Max-3B X 射线衍射仪（XRD ）、奥林巴斯金相显微 业的技术人员，从而使强化成本大大增加。 镜（OM ）、Ieiss Supra55(VP)扫描电子显微镜（SEM ） 电火花沉积(electrospark deposition ，ESD) 是近 和MHV- 1000 型显微硬度计等进行涂层物相、表面形 20 年才引起广泛关注的表