TC4鈦合金激光合金化的研究

武漢武鋼華工激光大型裝備有限公司   莫衡陽(yáng) 熊大輝 蔡菲菲 王喜 王愛(ài)華 

　　一、研究目的
　　TC4鈦合金具有比重小、室溫和熱強(qiáng)度強(qiáng)度高、抗蝕性好、低溫性能好等特點(diǎn)，主要用于制造壓氣機(jī)部件，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤(pán)和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣、中介機(jī)匣、軸承殼體等。器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度，耐腐蝕和耐低溫性能來(lái)制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和飛機(jī) 也都使用鈦合金板材焊接件。但鈦合金導(dǎo)熱彈性小、摩擦系數(shù)高、耐磨性差，在很大程度上限制了其應(yīng)用范圍。本研究擬采用激光合金化處理來(lái)提高TC4合金的硬度和耐磨性。

　　二、研究方法及結(jié)果
　　2.1 研究方案
　　采用300WYAG脈沖激光器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用金相顯微鏡和顯微硬度計(jì)進(jìn)行組織和硬度分析。

　　2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　激光合金化層的表面形貌如圖1所示。

圖1 鈦合金激光合金化層形貌

　　由圖中可知，合金化層表面無(wú)氣孔、裂紋等宏觀缺陷，粗糙度約為Ra3.1μm 。
　　合金化層橫斷面的組織如圖2所示，發(fā)現(xiàn)大量硬質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化相均勻分布在合金化層內(nèi)。顯微硬度分析表明（見(jiàn)圖3），激光合金化層硬度明顯高于TC4合金基材（HV210），均高于HV600，表面最高硬度達(dá)到HV1000左右，層深約0.3mm。

圖2 合金化層組織

圖3 合金化層橫向硬度分布