李 敏，黄 坚，朱彦彦，李铸国，吴毅雄



激光熔覆原位合成强化相的结晶过程

李 敏1, 2，黄 坚2，朱彦彦2，李铸国2，吴毅雄2

(1. 上海电力学院能源与机械学院，上海 200090；2. 上海交通大学激光制造与材料改性重点实验室，上海 200240)

在Ti-3Al-2V表面激光熔覆原位合成TiB/TiN复合强化钛基复合涂层。采用XRD、SEM、EPMA和TEM等方法分析原位合成强化颗粒的显微形貌和生长方式。结果表明：熔覆层中存在两种原位合成强化相TiB和TiN；面心立方结构的TiN具有较高的各向同性，在快速凝固条件下呈现树枝晶和等轴晶形貌；TiB具有两种形态，初生TiB具有空心结构针棒状TiB，空心结构内部孔洞不规则，各处壁厚不均匀；共晶的TiB呈现细小、实心的针棒状组织形貌。TiB为B27结构，点阵常数为=0.628 nm，=0.312 nm和=0.461 nm；TiB沿[0 1 0]方向的生长速度最快，堆垛层错的方向平行于(1 0 0)面，并且伴随位错的产生。

激光熔覆；原位合成强化颗粒；TiB；TiN；结晶

钛合金因具有较高的比强度、比刚度、优异的耐蚀性、耐热性能和生物相容性，广泛地应用于航天、航海、石油、化工、生物和医药等工业[1−2]。然而，钛合金低的耐磨性能限制了其在一些特殊要求场合的应用。激光熔覆表面增强成为目前合金表面改性的重要方式之一[3−5]。复合涂层结合陶瓷相的高硬度、高强度、耐磨、耐蚀等特性和金属良好的塑、韧性、对所强化金属基材的好的润湿性特点而被广泛应用于涂层体系。目前研究钛合金表面强化涂层体系有Ti-N[6]、Ti-B[7]、Ti-C-N[8]、Ti-Si[9]、Ti-B-C、Ti-C[10−12]，Ti-BN[13]等，合成涂层表面性能均有所提高。研究发现[14−16]，原位合成细小、弥散的强化相颗粒能有效地强化合金表面，主要是细晶强化、第二相强化与弥散强化共同作用的结果。……