Page 127 - 《摩擦学学报》2021年第3期

416 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

磨损机理，以期为Ti6Al4V合金的商业应用提供技术 用球盘式高温摩擦磨损试验机(HT-1 000型)，按照表3
参考. 参数设置后进行试验，其中摩擦对偶采用直径尺寸为

5 mm的氮化硅球(1 700HV). MT-500型探针式磨痕测
1 试验材料与方法
量仪测得试验数据后，再根据式(1)计算磨损率W，单
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利用电火花线切割将Ti6Al4V合金切割成40 mm× 位mm /(N·m). 采用SEM-EDS分析磨损表面形貌和磨
20 mm×8 mm的基材试样，使用SiC砂纸去除表层杂质 屑形貌，最后总结讨论相关磨损机理.
氧化皮，清洗并吹干备用. 本文中所用试验材料的化

学成分列于表1中. 表 2 激光熔覆工艺参数
Table 2 Laser cladding process parameters
表 1 Ti6Al4V合金和Ni60粉末的化学成分 Beam Laser Scanning Overlapping Powder feed
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rate/(mm /min)
diameter/mm power/W speed/(mm/min)
ratio/%
Table 1 Chemical components of Ti6Al4V alloy
and Ni60 powder Φ2 800 800 50 2 109.8

Weight fraction/%
Materials
Al V C Fe Ti Cr B SiII Ni
表 3 摩擦磨损试验参数
Ti6Al4V 6.01 3.8 0.1 0.3 Bal - - - -
Table 3 Experimental parameters of friction and wear
Ni60 - - 0.9 ≤8.0 - 16 3.3 4.5 Bal
Temperature/ Wear Rotation Line
Load/N ℃ time/min radius/mm velocity/(m/min)
为了得到混合均匀、流动性好的激光熔覆复合粉 6 RT，300，600 30 2 16.89
末，采用DECO-PBM-V-0.4L型行星立式球磨机(长沙
德科设备有限公司)以540 r/min混合粉末2 h，再采用 V
W = (1)
RC-LDM8060型送粉式金属3D打印装备(中科煜宸激 F ×d
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光技术有限公司)以同步送粉方式制备复合涂层，其 其中：W是试样对应的磨损率，单位mm /(N·m)，F是试
工艺参数参见表2. 对试样的熔覆面进行磨抛处理后， 验中施加的法向载荷，单位N，d是滑动距离，单位m，
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用HF/HNO /H O的混合溶液(V : V HNO3 : V H2O =1 : 3 : 6) V是材料在磨损过程中损失的体积，单位mm .
2

3
HF
腐蚀30 s. 接着使用D8 ADVANCE型XRD(Germany，
2 结果与讨论
Bruker Co)对材料表层物相进行初步比对分析，其扫
描角度设置为10°~ 90°. 使用Quanta FEG 250型SEM 2.1 物相与显微组织分析
(America，FEI Co)观察涂层不同区域显微组织形貌， 图1是复合涂层的横截面形貌，可以看到N1、
并通过其EDS测定不同典型组织的各元素种类及含 N2涂层和基体间有1条光亮熔合带，代表两者间形成
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量. 借助HX-1000TM/LCD型显微硬度计(上海光学仪 了无宏观裂纹和气孔的良好冶金结合 . 从图2可知，
器厂)对试样进行多组测试，然后取测试数据平均值 两种复合涂层的主要物相均为硬质相TiC/TiB/Ti Ni ，
y
x
以此得到涂层的平均显微硬度，而摩擦学试验则需采 γ-Ni固溶体连续相和润滑相Ti SiC . 在激光熔覆过程
2
3

Resin Resin

1.2 mm 1.0 mm
Coating Coating

Substrate Substrate
1 mm 500 μm

(a) N1 (b) N2

Fig. 1 The cross-sectional microstructure of the composite coatings
图 1 复合涂层的横截面形貌