钛合金质料不但质量轻，，，，，并且其综协力学性能好、耐蚀性能强，，，，，可作为飞机升降架、机匣等零部件的原质料。。。。。。。。可是钛合金普遍硬度低，，，，，在使用历程中容易爆发粘着磨损、磨粒磨损等，，，，，限制了其使用规模和生长。。。。。。。。激光熔覆手艺是改善钛合金质料外貌性能的先进制造手艺之一，，，，，相对电镀、化学镀、热浸镀等古板工艺有着许多的优势。。。。。。。。通过同步送粉或预置熔 覆质料的方法，，，，，使用激光束的瞬间加热功效，，，，，熔覆质料和基体合金外貌薄层抵达金属熔点以上，，，，，迅速熔化爆发冶金团结，，，，，又快速凝固制备出一层较薄的高强度涂层，，，，，来抵达外貌改性的目的[1]。。。。。。。。使用熔覆手艺不但可以制备高强度防护涂层，，，，，还可以实现种种金属零件的制造、修复和毗连[2]。。。。。。。。

一、钛合金外貌激光熔覆涂层质料

（一）陶瓷质料涂层

通过激光束的瞬间加热功效在钛合金外貌制备出较薄的陶瓷涂层，，，，，可以抵达冶金毗连的效果。。。。。。。。陶瓷质料自己硬度高，，，，，涂层组织稳固、与基材团结性好，，，，，涂层不但外貌硬度高，，，，，其耐磨性和抗高温性能相对基体质料有显着的优势，，，，，对钛合金质料起到了很是好的；；；；；；；ぷ饔肹3]。。。。。。。。刘均环[4]使用激光熔覆手艺在钛合金外貌制备了生物陶瓷涂层，，，，，并对熔覆层举行了热处置惩罚。。。。。。。。他发明当激光功率为0.9 kW、扫描速率为14mm/s 时，，，，，涂层性能较好；；；；；；；在熔覆层中添加3wt.%的CaB6 可显著提高涂层外貌硬度，，，，，相对基体钛合金质料可提高约莫2.8 倍，，，，，并且耐侵蚀性能获得了大幅度提升。。。。。。。。当CaB6 的质量分数增添到5wt.%时，，，，，涂层中部显微组织由杂乱无序树枝晶转变为呈规则排列的树枝晶。。。。。。。。后期又对该试样涂层举行了700℃保温3h 的热处置惩罚，，，，，但导致了熔覆层裂纹的爆发。。。。。。。。究其缘故原由可能是热处置惩罚导致涂层内部应力增大，，，，，从而爆发泛起纵向裂纹和孔洞，，，，，涂层脱落而失效。。。。。。。。另一方面热处置惩罚促使内部枝晶组织变得粗大，，，，，而降低涂层的显微硬度、耐侵蚀性和生物活性。。。。。。。。

（二）复合质料涂层

陶瓷质料作为钛合金外貌熔覆质料虽然组织稳固、硬度高、抗高温性能好，，，，，可是一样平常陶瓷质料与钛合金基体之间的润湿性差，，，，，容易爆发裂纹和孔洞等缺陷。。。。。。。。复合涂层既包管了金属质料优异的力学性能，，，，，又能展现出陶瓷质料突出的高硬度和高温性能，，，，，日益受到学者们的普遍关注[5]。。。。。。。。何斌锋[6]接纳同轴送粉方法在TC4 合金外貌激光熔覆了NiCrAl+TiC复合涂层。。。。。。。。研究发明：熔覆层中保存TiC、NiTi₂、Cr0.2Ti0.8C、VC 等金属间化合物和陶瓷相，，，，，外貌硬度获得大幅度提升，，，，，同时磨损率也显着下降，，，，，耐磨性获得改善。。。。。。。。当TiC 粉末含量较少时，，，，，熔覆层中保存金属间化合物和陶瓷相，，，，，可是TiC 磨损历程中爆发磨粒磨损而部分脱落，，，，，耐磨性较差。。。。。。。。当TiC 含量逐渐增大时，，，，，在已天生的组织上面又形成了新的细小相NiTi₂，，，，，同时还泛起了多种陶瓷相，，，，，体现出优异的耐磨性。。。。。。。。王阿敏[7]等接纳激光熔覆手艺在TC4 钛合金外貌预置混淆粉末制备了复合涂层。。。。。。。。研究发明：熔覆层的主要相为TiB、TiB₂、TiC 等硬质陶瓷相和Ti-Al金属间化合物，，，，，涂层硬度高、耐磨性好。。。。。。。。当预置粉中C 含量为5%时，，，，，涂层显微组织中TiC 容易形核和生长，，，，，TiC 含量随之增多，，，，，颗粒细小且漫衍匀称，，，，，同时板条状组织略微镌汰。。。。。。。。当预置粉中C含量为8%时，，，，，由于C含量过多，，，，，较多的碳化物相互生长形成粗大的晶粒组织。。。。。。。。差别体积分数的预置粉末直接影响了涂层最终的性能，，，，，其中C 含量为5%时，，，，，可获得综协力学性能最好的涂层。。。。。。。。

（三）涂层中添加增强相

稀土元素自己晶粒细。。。。。。。。，，，，经常作为增强相来提高质料的性能。。。。。。。。在激光熔覆制备涂层时添加适量稀土元素可以增添涂层韧性，，，，，也可以增添避免裂纹扩展的阻力，，，，，有用阻碍裂纹生长和扩展，，，，，裂纹的镌汰既能避免涂层脱落也可以提高涂层的耐侵蚀性。。。。。。。。崔朋贺[8]等接纳激光熔覆手艺在钛合金外貌制备的复合涂层中添加了稀土元素，，，，，通过实验研究以为添加Y2O3可以镌汰涂层中的气孔和杂质等缺陷，，，，，同时起到了增进形成增强相的作用。。。。。。。。同时涂层与基体团结优异。。。。。。。。当添加质量分数１％的Y2O3时，，，，，增强相含量显着增多并且发明组织获得细化，，，，，变得匀称细。。。。。。。。，，，，鱼骨状增强相转变为颗粒状，，，，，复合涂层的平均断裂韧度大幅度提高。。。。。。。。当添加的Y2O3 质量分数为2％，，，，，增强相TiC 呈类似花状的组织，，，，，涂层的平均断裂韧度 却下降了许多。。。。。。。。当添加质量分数3％ 的Y2O3 时，，，，，Y2O3没有完全消融，，，，，最终以大块的白色夹杂保存与显微组织中，，，，，涂层外貌处的断裂韧度有一定水平的提高，，，，，涂层中部的断裂韧度却很差。。。。。。。。

二、差别激光参数对涂层外貌组织及性能的影响

（一）激光功率

适当的激光功率是决议激光熔覆层性能的要害因素之一。。。。。。。。激光功率太低时，，，，，熔覆层与基体的冶金团结效果较差，，，，，其力学性能就不是很好；；；；；；；当激光功率过高时，，，，，部分熔覆粉末会瞬间“汽化”，，，，，涂层孔隙率凌驾其规模，，，，，就很容易爆发裂纹，，，，，严重降低了熔覆层的使用性能。。。。。。。。因此，，，，，在激光熔覆历程中，，，，，激光功率的巨细越来越受到学者们的普遍关注。。。。。。。。

邱莹[9]等在TC4 合金外貌熔覆了Ti40 阻燃钛合金涂层。。。。。。。。研究了差别激光功率是否导致涂层的因素和硬度爆发的转变。。。。。。。。随着激光功率的增大，，，，，熔覆层高度逐渐增添，，，，，表层的等轴晶层厚度也随之增添，，，，，中部组织由轴柱状晶转变为粗大的柱状晶。。。。。。。。胡春亮[10]等研究了激光功率对钛合金外貌激光熔覆层性能的影响。。。。。。。。研究效果批注：在TC4 钛合金基体中保存TiC、TiB、TiB₂，，，，，熔覆层中尚有未熔的B4C颗粒。。。。。。。。激光功率越大，，，，，覆层外貌越平滑，，，，，熔覆层存留的B4C颗粒越少，，，，，TiB数目越多、尺寸越大，，，，，涂层外貌显微硬度降低，，，，，耐磨性显著增添。。。。。。。。随着激光功率的增大，，，，，基材和熔覆粉末同时吸收了较大的激光能量，，，，，受到高温时间变长，，，，，B4C颗粒逐渐被剖析，，，，，被剖析的B4C颗粒与钛合金天生TiC、TiB、TiB₂。。。。。。。。另一方面，，，，，激光功率越大，，，，，熔池坚持高温时间越长，，，，，过冷度降低导致形核率下降，，，，，这样就增大了原位自生增强相的生长速率。。。。。。。。

（二）扫描速率

适当的激光功率是决议钛合金外貌激光熔覆层性能的要害因素之一。。。。。。。。当扫描速度过高时，，，，，激光能量没有富足的时间作用于钛合金，，，，，熔池保存时间镌汰，，，，，送粉粉末熔化率低，，，，，并且容易爆发孔洞和裂纹等缺陷，，，，，熔覆层性能无法抵达预期效果。。。。。。。。当扫描速度过低时，，，，，激光能量长时间作用于钛合金外貌，，，，，送粉粉末有可能会爆发过烧征象，，，，，同时也会增添变形量。。。。。。。。林沛玲[11]等在钛合金外貌预置Ti 和B 混淆粉末，，，，，使用激光熔覆手艺在差别的扫描速率下制备了复合熔覆层。。。。。。。。以为：熔覆层与基体团结优异，，，，，主要物相是Ti 和TiB；；；；；；；显微组织中，，，，，TiB泛起颗粒状，，，，，而Ti 为枝晶状；；；；；；；扫描速率越大，，，，，熔覆层深度越低，，，，，但外貌硬度却越来越高，，，，，最高是基体硬度的1.5～2 倍。。。。。。。。当扫描速率为8mm/s 时，，，，，熔覆层的组织最为细小。。。。。。。。林熙[12]等研究了扫描速率对TC4钛合金外貌激光熔覆层性能的影响。。。。。。。。在TC4试样外貌预置一定质量分数的TC4 与Ni 包B4C混淆粉末，，，，，接纳氩气；；；；；；；ぃ，，，，调理3种差别的扫描速率，，，，，在试样外貌激光熔覆制备了复合涂层。。。。。。。。以为：激光扫描速率越大，，，，，涂层厚度越。。。。。。。。，，，，且宽度越小。。。。。。。。当扫描速率为8mm/s时，，，，，激光能量在试样外貌停留时间长，，，，，同时熔池保存时间相对较长，，，，，Ti原子又富足的时间与天生的TiB2反应天生TiB。。。。。。。。当扫描速率增大时，，，，，熔池保存时间镌汰，，，，，Ti原子没有来得及与TiB2反应就已经趋于凝固，，，，，以是，，，，，留存的TiB2逐渐增多，，，，，而TiB数目较少。。。。。。。。3种差别扫描速率下制备的涂层其显微硬度都很高，，，，，抵达基体的2～3 倍，，，，，显着增强了钛合金外貌硬度，，，，，其中扫描速率为8mm/s 时，，，，，熔覆层硬度抵达最高值。。。。。。。。

（三）后期热处置惩罚

激光熔覆历程中，，，，，激光的高能量将基体与粉末快速熔化后又快速的凝固，，，，，涂层的内部会爆发很大的剩余内应力。。。。。。。。若是不实时处置惩罚剩余内应力，，，，，涂层在使用历程中极易爆发裂纹，，，，，严重制约了涂层的使用寿命和使用规模。。。。。。。。对激光熔覆涂层举行合适的热处置惩罚有着极其主要的意义。。。。。。。。一方面，，，，，通过低温去应力退火可以大幅度降低涂层内部的剩余应力，，，，，可以避免裂纹的爆发；；；；；；；另一方面，，，，，热处置惩罚历程中，，，，，基体和涂层中的原子爆发着高温扩散，，，，，原子间置换加剧，，，，，可以镌汰裂纹和提高熔覆层的塑性和韧性。。。。。。。。

翟永杰[13]对TA2合金外貌制备的激光熔覆涂层举行了热处置惩罚，，，，，剖析比照了差别时长和温度对熔覆层组织和性能的影响。。。。。。。。首先在TA2 合金外貌预置40%Ti-25.2%Ti C-34.8%WS2 复合粉末，，，，，使用激光熔覆手艺制备了复合涂层试样。。。。。。。。经实验数据处置惩罚剖析后以为：经由500℃高温，，，，，时长1h 和2h 热处置惩罚涂层相比于未热处置惩罚涂层的显微硬度有所提高，，，，，磨损机制 主要为磨粒磨损，，，，，外貌较为平滑，，，，，摩擦系数和磨损率都有一定水平的下降，，，，，然而差别热处置惩罚时长对熔覆层组织和性能的影响较小。。。。。。。。当热处置惩罚1h，，，，，温度为300℃时，，，，，涂层的组织与未热处置惩罚涂层区别不大，，，，，耐磨性能没有显着提高，，，，，显微硬度略有下降。。。。。。。。热处置惩罚温度为500℃和700℃的涂层显微组织爆发了转变，，，，，热处置惩罚温度为700℃时涂层的显微硬度和耐磨性达 到最高值。。。。。。。。？？？？？？杉，，，，合适的热处置惩罚有助于改善钛合金外貌熔覆涂层的组织和性能。。。。。。。。

三、外加物理场对涂层外貌组织及性能的影响

（一）电磁场

外设电磁场应用在激光熔覆手艺主要体现在两个方面。。。。。。。。首先，，，，，电磁场可以控制金属液体的流动，，，，，改变了熔池形状，，，，，增进涂层与基体更好的团结，，，，，避免脱落。。。。。。。。其次，，，，，电磁场可以改善金属的凝固组织和性能，，，，，在涂层的凝固历程中，，，，，电磁场的搅拌与振行动用可以细化晶粒，，，，，以及提高涂层的综协力学性能。。。。。。。。

杨光[14]等研究了施加电磁场对熔池凝固历程的影响，，，，，对是否施加电磁场的TA15钛合金外貌激光熔覆历程举行了三维磁-热耦合数值模拟。。。。。。。。以为：电磁场的电磁搅拌作用于熔池形成和凝固历程中，，，，，加速了液态金属的对流，，，，，增大了熔池的最大流速，，，，，加速了熔池的热交流，，，，，实现了熔池温度漫衍的匀称化，，，，，这样就增进了熔池顶部组织柱状晶向等轴晶的转变。。。。。。。。试验效果批注熔池顶部泛起轴晶组织，，，，，随着与电磁场中心距离的增添，，，，，等轴晶数目逐渐增多，，，，，而熔池底部和中部组织依然为柱状晶。。。。。。。。在没有施加电磁场的情形下，，，，，涂层组织均为柱状晶，，，，，并没有天生等轴晶。。。。。。。。同时发明电磁场的作用并没有对熔池内部柱状晶的生长爆发较大影响。。。。。。。。

（二）超声振动

在激光熔覆手艺中，，，，，超声振行动用在沉积时或沉积后，，，，，可以减小涂层内部剩余内应力，，，，，避免天生粗大的柱状晶，，，，，增进等轴晶的天生，，，，，细化了涂层的组织，，，，，从而改善了激光熔覆涂层的性能。。。。。。。。张安峰[15]等研究了施加超声振动对激光熔覆沉积Ti6Al4V合金组织和性能的影响。。。。。。。。通过实验装备，，，，，超声振行动用于熔融的金属熔池中，，，，，金属混淆粉末在激光熔覆沉积和超声振动中爆发金属结晶历程，，，，，制备出钛合金试样，，，，，后对该试样举行了固溶时效处置惩罚。。。。。。。。Ti-Al 相图如图1 所示。。。。。。。。研究发明：超声振动的施加减小激光熔覆沉积Ti6Al4V 合金剩余应力和外貌粗糙度，，，，，晶粒变细，，，，，同时其强度和塑性有一定水平的提高。。。。。。。。这是由于超声作用在熔池中爆发了空化泡，，，，，而空化泡的破碎对熔体爆发了攻击作用，，，，，局部温度获得提高，，，，，增大过冷度的同时增大了形核率，，，，，最终细化了晶粒，，，，，试样的强度较标准锻件横跨了许多。。。。。。。。钛合金试样经固溶时效热处置惩罚后，，，，，其组织和性能也爆发了一些转变。。。。。。。。显微组织晶粒相对细。。。。。。。。，，，，由多种相组成了混淆组织，，，，，试样的塑性和韧性获得提高，，，，，强度略微下降，，，，，综协力学性获得提高。。。。。。。。

四、结语

使用激光熔覆手艺在钛合金外貌制备出一层较薄的高强度涂层，，，，，可以有用改善钛合金质料外貌性能，，，，，相对古板工艺有着许多突出的优势，，，，，涂层与基体质料之间冶金毗连，，，，，不易脱落，，，，，且涂层性能优良，，，，，可有用的起到防护作用。。。。。。。。交变电磁场可以改善金属的凝固组织和性能，，，，，在涂层的凝固历程中，，，，，可以细化晶粒，，，，，来获得质量更佳的防护涂层。。。。。。。。[16,17]

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