TC4钛合金激光合金化的研究

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TC4钛合金激光合金化的研究

武汉武钢华工激光大型装备有限公司    莫衡阳 熊大辉 蔡菲菲 王喜 王爱华

       一、研究目的
       TC4钛合金具有比重小、室温和热强度高、抗蚀性好、低温性能好等特点，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机，也都使用钛合金板材焊接件。但钛合金导热弹性小、摩擦系数高、耐磨性差，在很大程度上限制了其应用范围。本研究拟采用激光合金化处理来提高TC4合金的硬度和耐磨性。
       二、研究方法及结果
       2.1 研究方案
       采用300WYAG脉冲激光器进行实验，利用金相显微镜和显微硬度计进行组织和硬度分析。
       2.2 实验结果
      激光合金化层的表面形貌如图1所示。

图1 钛合金激光合金化层形貌

       由图中可知，合金化层表面无气孔、裂纹等宏观缺陷，粗糙度约为Ra3.1μm 。
合金化层横断面的组织如图2所示，发现大量硬质点强化相均匀分布在合金化层内。显微硬度分析表明（见图3），激光合金化层硬度明显高于TC4合金基材（HV210），均高于HV600，表面最高硬度达到HV1000左右，层深约0.3mm。

图2 合金化层组织

图3 合金化层横向硬度分布