Page 125 - 《摩擦学学报》2021年第3期

第 41 卷 第 3 期 摩 擦 学 学 报 Vol 41 No 3
2021 年 5 月 Tribology May, 2021

DOI: 10.16078/j.tribology.2020168

Ti6Al4V合金激光熔覆Ti SiC 增强Ni60
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复合涂层组织与摩擦学性能

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祝 杨 , 庄宿国 , 刘秀波 , 刘一帆 , 柯 金 , 孟 元 1
(1. 中南林业科技大学 材料表界面科学与技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004;
2. 西安航天动力研究所，陕西 西安 710100;
3. 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室，甘肃 兰州 730000)
摘 要: 为了提高Ti6Al4V合金的耐磨减摩性能，在其表面利用激光熔覆技术制备出两种不同配比的Ti 3 SiC 2 /Ni60复
合涂层，分别是5%Ti 3 SiC 2 +Ni60(N1)和10%Ti 3 SiC 2 +Ni60(N2)(均为质量分数)，研究了这两种涂层在室温、300和600 ℃
下的微观组织、显微硬度、摩擦学性能表现及相关磨损机理. 结果表明：涂层主要由硬质相TiC/TiB/Ti x Ni y ，γ-Ni固溶
体连续相和润滑相Ti 3 SiC 2 组成. N1、N2涂层的显微硬度均为基体(350HV 0.5 )的3倍左右，分别为1 101.90HV 0.5 和
1 037.23HV 0.5 ，在室温、300和600 ℃下的摩擦系数分别为0.39、0.35、0.30和0.41、0.45、0.44，均小于基体的摩擦系数
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(0.51、0.49、0.47). N1、N2涂层在室温、300和600 ℃下的磨损率分别为3.07×10 、1.47×10 、0.77×10 mm /(N·m)和
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1.45×10 、0.96×10 、0.62×10 mm /(N·m)，均远小于基体[35.96×10 、25.99×10 、15.18×10 mm /(N·m)]. 在本文中
Ti 3 SiC 2 提高了Ti6Al4V合金的耐磨减摩性能，使得N1涂层表现出更好的减摩性能，N2涂层表现出更好的耐磨性能.
室温下，磨粒磨损、塑性变形以及轻微的黏着磨损为两种涂层的主要磨损机理；300 ℃时，塑性变形、氧化磨损和黏
着磨损是N1涂层的对应机理，600 ℃时出现了三体磨粒磨损；在300和600 ℃时，黏着磨损、氧化磨损及磨粒磨损为
N2涂层的主要磨损机理.
关键词: Ti6Al4V合金; Ti 3 SiC 2 ; 激光熔覆; 耐磨减摩; 复合涂层
中图分类号: TG146.4; TH117.1 文献标志码: A 文章编号: 1004-0595(2021)03–0414–09
Microstructure and Tribological Properties of Ti SiC Enhanced
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Ni60 Composite Coatings on Ti6Al4V Alloy by Laser Cladding
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ZHU Yang , ZHUANG Suguo , LIU Xiubo , LIU Yifan , KE Jin , MENG Yuan
(1. Hunan Province Key Laboratory of Materials Surface/Interface Science & Technology, Central South
University of Forestry & Technology, Hunan Changsha 410004, China
2. Xi’an Aerospace Propulsion Institute, Shaanxi Xi’an 710100, China
3. State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese
Academy of Sciences, Gansu Lanzhou 730000, China)
Abstract: Ti6Al4V alloy (TC4) has excellent comprehensive mechanical properties, so it is widely used in jet engine
pressure disc, pressure boat body, water ship pump body and industrial fuselage fire wall. However, due to the poor
oxidation resistance and tribological properties in high temperature environment, its application was greatly limited.

Received 7 August 2020, revised 28 September 2020, accepted 16 October 2020, available online 28 May 2021.
*Corresponding author. E-mail: liuxiubosz@163.com, liuxiubo@suda.edu.cn, Tel: +86-13974852263..
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (52075559, U1737112), the Open Fund of State Key
Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences (LSL-1802) and the Open
Fund of Liaoning Provincial Key Laboratory of Aero-engine Materials Tribology (LKLAMTF202101).
国家自然科学基金(52075559，U1737112)，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验开放基金(LSL-1802)和辽
宁省航发材料摩擦学重点实验室开放基金(LKLAMTF202101)资助.