सार: पहिरन प्रतिरोध प्रदर्शन सुधार गर्न को लागी लेजर ढाकिएको Ti2Al6V सतहमा तयार गरिएको Ni + TiB4 कम्पोजिट कोटिंग, माइक्रोस्ट्रक्चर र मेकानिकल गुणहरूमा पाउडर अनुपातको प्रभाव अध्ययन गरिएको छ। लेजर क्लेडिङ कोटिंग मुख्यतया TiB, TiB2, α-Ti, β-Ti, NiTi मिश्र धातु ठोस समाधान र TiO2 बाट बनेको छ। क्ल्याडिङ तह मुख्यतया कालो अण्डाकार चरण, लामो सुई-जस्तो चरण र वरपरको सेल क्रिस्टल चरणबाट बनेको हुन्छ। कालो अण्डाकार चरण, सुई-जस्तो चरण र वरपरको सेल क्रिस्टल चरण क्रमशः TiB2, TiB, NiTi, हुन्। जब TiB2 additive मात्रा सामग्री बढ्छ, TiB सामग्री बढ्छ, TiB मेटालोग्राफिक कणहरू मोटे हुन्छन्। cladding तह को उच्चतम microhardness 920 पुग्छ। 8 HV1। 0, जुन Ti3Al6V मिश्र धातुको 4 गुणा हो, बढेको माइक्रोहार्डनेसले क्ल्याडिङ कोटिंगको पहिरन प्रतिरोधी गुणहरूलाई सुधार गर्दछ। भार बढ्दै जाँदा भंगुर स्प्यालिङ झन् गम्भीर हुन्छ र कम्पोजिट कोटिंग उच्च लोड अवस्थाका लागि उपयुक्त हुँदैन।
कीवर्डहरू: लेजर क्लेडिंग; Ni + TiB2 कम्पोजिट कोटिंग; Ti6Al4V; प्रतिरोधी गुण लगाउनुहोस्

1। परिचय

टाइटेनियम मिश्रहरूमा उत्कृष्ट गुणहरू छन् जस्तै उच्च शक्ति, कम घनत्व र राम्रो जंग प्रतिरोध, र प्राय: एयरोस्पेस, समुद्री इन्जिनियरिङ्, अटोमोबाइल निर्माण र अन्य क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिन्छ [१]। यद्यपि, टाइटेनियम मिश्रहरूको कम कठोरता र कमजोर पहिरन प्रतिरोधले तिनीहरूको व्यापक अनुप्रयोगलाई सीमित गर्दछ। सतह परिमार्जन टेक्नोलोजीमा, उच्च ऊर्जा घनत्व, सानो ताप-प्रभावित क्षेत्र र बलियो मेटलर्जिकल बन्धनको साथ लेजर क्ल्याडिङले सधैं धेरै ध्यान आकर्षित गरेको छ [२]।

विभिन्न सामग्री प्रणालीहरू टाइटेनियम मिश्र धातुहरूको लेजर क्लेडिंगमा प्रस्तुत गरिएको छ, जसमध्ये समग्र सामग्री प्रणाली अधिक लोकप्रिय र प्रभावकारी विधि हो [3]। कम्पोजिट सामाग्री प्रणालीमा, TiB2 सुदृढीकरण चरण कठोरता र पहिरन प्रतिरोध सुधार गर्न सम्भाव्य तरिकाको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। Qi K. et al। [१] लेजर क्ल्याडिङ Fe, Co, Cr, B र C मिश्रित पाउडरहरूद्वारा Ti1Al2V मिश्र धातुमा TiB6/मेटल कम्पोजिट कोटिंग तयार गर्‍यो, र कोटिंगको मेकानिकल गुण र पहिरन गुणहरूमा चुम्बकीय क्षेत्रको प्रभावको अध्ययन गर्‍यो। लिन YH et al। [४] टाइटेनियम मिश्र धातुमा TiB4/TiB ग्रेडियन्ट कोटिंग तयार गर्न शुद्ध TiB4 पाउडर प्रयोग गरियो। माइक्रोहार्डनेसले ढाँचा घट्ने प्रवृत्ति देखायो, तर फ्र्याक्चर कठोरताले ढाँचा वृद्धि प्रवृत्ति देखायो। कुमार एस एट अल। [५] Ti2Al2V, CBN र TiO5 लेजर क्लेडिङ कोटिंगको पाउडर मिश्रणको अध्ययन गरे, र विभिन्न संरचनाहरू फेला पारे जस्तै सुई-आकार, बेलनाकार रड-आकार र छोटो-लम्बाइ डेन्ड्राइट-आकार। नाइट्राइड र बोराइडको धातु म्याट्रिक्स कम्पोजिट सामग्री (TiN, TiAlN, AlN र TiB6) कोटिंगको मुख्य संरचनात्मक चरणको रूपमा कठोरता र पहिरन प्रतिरोध सुधार गर्न प्रयोग गरिएको थियो।

निकेल वा निकल-आधारित मिश्र धातु राम्रो संरचनात्मक स्थिरता, उच्च तापमान प्रतिरोध, जंग प्रतिरोध, उच्च बल र राम्रो भिजेको साथ एक आदर्श म्याट्रिक्स हो। लेजर क्ल्याडिङ कण प्रबलित कम्पोजिट कोटिंग प्रत्यक्ष रूपमा अनुकूलित मिश्र धातु पाउडरमा प्रबलित एजेन्ट वा सम्बन्धित तत्वहरू थपेर तयार गरिएको थियो, र विभिन्न मेकानिकल गुणहरूका साथ कम्तिमा दुई चरणहरूको साथ लेजर क्लेडिंग कोटिंग भविष्यमा सतह सुदृढीकरणको लागि महत्त्वपूर्ण माग बन्नेछ [6]। Xu SY et al। [७] लेजर क्लेडिङद्वारा Ti7Al60V मिश्र धातुको सतहमा TiC/Ni6 कम्पोजिट कोटिंग तयार पारियो। Yu XL et al। [२] लेजर क्लेडिङद्वारा २० स्टिल सब्सट्रेटमा निकल-टाइटेनियम कार्बाइड कम्पोजिटहरू तयार पारियो। Ni/4TiC कम्पोजिटमा रहेको TiC कणहरूको ठूलो मात्राले निकल क्रिस्टलको वृद्धिमा बाधा पुर्यायो, परिणामस्वरूप Ni/2TiC कम्पोजिटको सूक्ष्म संरचना बन्यो। Ni/20TiC कम्पोजिटको औसत माइक्रोहार्डनेस लगभग 40HV थियो, र घर्षण गुणांक 40 थियो। वाङ क्यू एट अल। [८] नी-आधारित ग्रेडियन्ट कम्पोजिट कोटिंग्सको माइक्रोस्ट्रक्चर र गुणहरू अध्ययन गरियो। कोटिंग्समा Ni matrix, WC र मल्टिपल कार्बाइड र बोराइड हार्ड फेजहरू थिए। अधिकतम माइक्रोहार्डनेस 40HV851 पुग्यो, र घर्षण गुणांक र पहिरन हानि मानहरू Q0.43 स्टीलको भन्दा कम थिए।

Ti6Al4V मिश्र धातुको सूक्ष्म संरचना र पहिरन प्रतिरोध अध्ययन गर्न, Ni र TiB2 मिश्रित पाउडरहरू Ti6Al4V मिश्र धातु लेजर क्ल्याडिङ तहहरू तयार गर्न चयन गरियो।

१ प्रयोगात्मक सामग्री र विधिहरु
2. 1 प्रयोगात्मक सामग्री
100mm × 100mm × 10mm Ti6Al4V मिश्र धातु प्लेट सब्सट्रेटको रूपमा चयन गरिएको थियो, र यसको रासायनिक संरचना र मेकानिकल गुणहरू क्रमशः तालिका 1 र तालिका 2 मा देखाइएको छ। चूंकि नी पाउडरले ताप स्रोत वितरणमा सुधार गर्न सक्छ र लेजर क्ल्याडिङको समयमा तातो केन्द्रित गर्न सक्छ, नि पाउडर र TiB2 पाउडरलाई सुदृढीकरण चरणको रूपमा TiB2 सँग कम्पोजिट कोटिंग तयार गर्न चयन गरिएको थियो। Ni पाउडर र TiB2 पाउडर को मेटालोग्राफिक मोर्फोलोजी चित्र 1 मा देखाइएको छ।

२. २ प्रयोगात्मक विधिहरू
पाउडर र बेस प्लेटलाई कडा रूपमा बाँड्नको लागि, टाइटेनियम मिश्र धातु प्लेटको सतह अक्साइड तह हटाउन मेकानिकल ग्राइन्डिङ प्रयोग गरियो, र तेलको दाग हटाउन 5% HF + 15% HNO3 एसिड समाधान प्रयोग गरियो। एक YSL-3000 लगातार फाइबर लेजर निरन्तर लेजर प्रदान गर्न प्रयोग गरिएको थियो, र प्रिसेट पाउडर संग Ti6Al4V प्लेट 200mm × 200mm × 50mm प्लास्टिक बक्समा राखिएको थियो, र argon ग्यास लगातार प्लास्टिक बक्स मा इन्जेक्सन गरिएको थियो। लेजर क्लेडिङ प्रक्रियाको समयमा, स्पट व्यास 1.8 मिमी छ र स्क्यानिङ गति 7 मिमी / सेकेन्ड छ। जब Ni + TiB2 को अनुपात 40% हुन्छ, लेजर पाउडर प्यारामिटरहरू क्रमशः 700W, 900W र 1100W हुन्छन्, र माइक्रोस्ट्रक्चर र मेकानिकल गुणहरूमा लेजर पाउडरको प्रभाव अध्ययन गरिन्छ; जब लेजर पाउडर मास 900W हुन्छ, पाउडर अनुपात क्रमशः Ni + 20% TiB2, Ni + 30% TiB2, Ni + 40% TiB2 हो, र लेजर पाउडर मासमा पाउडर अनुपातको प्रभाव अध्ययन गरिन्छ। लेजर क्ल्याडिङ तह भएका नमूनाहरूलाई S-1 (P = 700W), S-2 (P = 900W), S-3 (P = 1100W), S-4 (R = Ni + 30% TiB2) को रूपमा चिन्ह लगाउन सकिन्छ। S-5 (R = Ni + 40% TiB2)।

एक्स-रे डिफ्र्याक्टोमिटर (XＲD) नमूनाहरू, स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (SEM) नमूनाहरू र प्रदर्शन परीक्षण नमूनाहरू इलेक्ट्रिक स्पार्क काटेर तयार पारिएका थिए, र नमूनाहरू यान्त्रिक रूपमा ग्राउन्ड, मेकानिकली पालिश र 5% HF + 15% HNO3 एसिड समाधानद्वारा कोर्रोड गरिएको थियो। लेजर क्ल्याडिङ लेयरको फेज कम्पोजिसन ब्रूकर D8-एडवान्स माइक्रो-एरिया एक्स-रे डिफ्राक्टोमिटर (XＲD), र लेजर क्लेडिङ लेयरको माइक्रोस्ट्रक्चरलाई अप्टिकल माइक्रोस्कोप (OM) र स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (SEM) द्वारा अवलोकन गरिएको थियो। HV-5 Vickers कठोरता परीक्षक लेजर cladding तह को सतह गहिराई संग कठोरता मापन गर्न को लागी अध्ययन गरिएको थियो। HＲS-2M हाई-स्पीड रेसिप्रोकेटिङ घर्षण र पहिरन परीक्षक घर्षण र पहिरन परीक्षणहरूको लागि चयन गरिएको थियो। घर्षण सहायक सामग्री 3mm को व्यास संग Si2N4 सिरेमिक पीस बल थियो। घर्षण र पहिरन प्यारामिटरहरू 200r/min को गति र 20/40/60N को रेडियल लोड पारस्परिक गति थियो।

3 परिणाम र छलफल
3.1 XRD चरण संरचना
पाँच नमूनाहरूको XRD चरण संरचना चित्र 2 मा देखाइएको छ। प्रत्येक नमूनाले यसको रासायनिक संरचनामा सानो मात्रामा TiN समावेश गर्दछ, जसको कारणले N परमाणुहरू लेजर क्ल्याडिङ तहमा नाइट्राइडिङ प्रतिक्रियाको कारणले प्रवेश गर्दछ। पग्लिएको पोखरीको प्रवाहको क्रममा, टाइटेनियम मिश्र धातु म्याट्रिक्स सामग्रीमा थोरै मात्रामा भ्यानेडियम घुलनशील हुन्छ, र यस प्रक्रियामा, α चरण β चरणमा परिणत हुन्छ, त्यसैले β-Ti चित्र 2 मा देखिन्छ। TiB2 मा विघटन-वर्षा हुन्छ। लेजर cladding प्रक्रिया को समयमा विशेषता। TiB2 को एक सानो मात्रा पूर्ण रूपमा भंग गर्न सकिन्छ, र केहि TiB2 TiB बनाउन Ti सँग संयोजन गर्न सक्छ, र बाँकी TiB2 पुन: स्थापना गर्न सक्छ। Ti ले NiTi, Ni3Ti र NiTi2 बनाउनको लागि Ni सँग प्रतिक्रिया दिन सक्छ, तर Ti र Niमा एउटै रासायनिक बन्धन ऊर्जा हुन्छ, जसले स्थिर NiTi धातु अक्रिय यौगिक बनाउन सजिलो बनाउँछ, र Ti परमाणुहरूमा बलियो प्रसार दर हुन्छ, त्यसैले Ti र Ni सँग NiTi～9～ को रूप मा प्रतिक्रिया। चित्र 2 बाट देख्न सकिन्छ, लेजर क्लेडिङ लेयर मुख्यतया TiB, TiB2, α-Ti, NiTi मिश्र धातु ठोस समाधान, TiO2, आदि मिलेर बनेको छ, र XRD परिणामहरूले पनि β-Ti को सानो मात्रा देखाउँछन्।

औसत गिब्स मुक्त ऊर्जा अनुसार, तीन प्रतिक्रियाहरू हुन सक्छ: चित्रमा (1), (2), र (3) हेर्नुहोस्। लेजर क्लेडिङ प्रक्रियाको क्रममा, Ni र B परमाणुहरूले TiB2, NiTi, र TiB उत्पन्न गर्न Ti परमाणुहरूसँग प्रतिक्रिया गर्न सक्छन्। औसत गिब्स मुक्त ऊर्जा ΔG2 < ΔG1 < ΔG3, त्यसैले सामग्री गठनको क्रम TiB > NiTi > TiB2 हो।

जब TiB2 पाउडर को अनुपात 30% मा बढ्छ, थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया सूत्र (2) दायाँ तिर जान्छ। लेजर क्लेडिङ तहमा TiB चरण बढ्छ र Ti चरण घट्छ। जब TiB2 पाउडरको अनुपात 40% मा बढ्दै जान्छ, TiB र TiB2 चरणहरूको सामग्री थप बढ्छ। थप रूपमा, Ni र Ti एक बलियो आत्मीयता छ र बिस्तारै NiTi धातुकरण बनाउँछ। तसर्थ, Ni + 40% TiB2 लेजर क्लेडिङ तहको अन्तिम मुख्य उत्पादनहरू NiTi, TiO2, TiB, TiB2 र Ti हुन्।

3.2.१.१ माइक्रोस्ट्रक्चर
Ni + 20% TiB2 लेजर क्ल्याडिङ तहको SEM संरचना चित्र ३ मा देखाइएको छ। क्ल्याडिङ तह मुख्यतया कालो अण्डाकार चरण, लामो सुई चरण र वरपरको सेलुलर चरणबाट बनेको हुन्छ। सबैभन्दा वितरित माइक्रो-कण चरणको औसत व्यास 3 ~ 0.5μm हो। B तत्वको आणविक संख्या ५ भएको हुनाले, साधारण ऊर्जा स्पेक्ट्रम विश्लेषकले १० भन्दा कम आणविक संख्या भएका तत्वहरूको सामग्री सही रूपमा मापन गर्न सक्दैन। इलेक्ट्रोन प्रोब एक्स-रे माइक्रोएनालिसिस (EPMA) को प्रत्येक तत्वको वितरण र सामग्री मापन गर्न प्रयोग गरिन्छ। आवरण तह [१०, ११]। चित्र 3.0 मा विभिन्न स्थानहरूमा EPMA परिणामहरू तालिका 5 मा देखाइएको छ।

यो तालिका 3 बाट देख्न सकिन्छ कि क्लेडिंग तहको रासायनिक संरचना मुख्यतया Ti, B, Ni तत्वहरू मिलेर बनेको हुन्छ र यसमा थोरै मात्रामा Al र V तत्वहरू हुन्छन्। स्थिति a मा Ti र Ni तत्वहरूको सामग्री मूल रूपमा समान छ, त्यहाँ कुनै B तत्व छैन, र NiTi ठोस समाधान अवस्थित हुन सक्छ। स्थिति b मा मुख्य तत्वहरू Ti र B हुन्, र दुबै तत्वहरूको सामग्री 40% भन्दा बढी छ। यो अनुमान गर्न सकिन्छ कि स्थिति b मा सुई जस्तो चरण TiB हो।

गिब्सको थर्मोडायनामिक कानून अनुसार, BB bond energy > B-Ti bond energy > Ti-Ti bond energy [12], जसले TiB को आफ्नै उचाइको दिशामा आफ्नो उचाइको लम्बवत विकास दिशा भन्दा छिटो र छिटो बनाउँछ, जसले सुई जस्तो फेज देखा पर्न सजिलो बनाउँछ। स्थिति c मा B तत्व को सामग्री Ti तत्व को लगभग दोब्बर छ। चित्र 2 मा XRD स्पेक्ट्रम TiB2 को विवर्तन शिखर को तीव्रता अपेक्षाकृत उच्च छ भनेर देखाउँछ। स्थिति c मा कालो अण्डाकार चरण TiB2 हुन सम्भव छ।

विभिन्न पाउडर अनुपातको साथ लेजर क्लेडिङ तहहरूको SEM माइक्रोस्ट्रक्चर चित्र 4 मा देखाइएको छ। यो देख्न सकिन्छ कि जब TiB2 थप सामग्री सानो हुन्छ, क्ल्याडिङ तहमा TiB सामग्री घट्छ र यसको वितरण पनि अधिक फैलिएको छ। जब TiB2 थप सामग्री बढ्छ, TiB सामग्री बढ्छ, TiB मेटालोग्राफिक कणहरू मोटो हुन्छन्, र वितरण फैलिन्छ। यो घटना B र Ti तत्व बीच प्रतिक्रिया प्रवर्द्धन B तत्व को वृद्धि को कारण हो।

कोटिंग को माइक्रोस्ट्रक्चर को अध्ययन को लागी, कोटिंग को माथि, मध्य र तल को SEM माइक्रोस्ट्रक्चर को चित्र 5 मा देखाईएको छ।

गहिराई ढाँचाको साथ क्लेडिंग तह संरचनाको विकास धेरै स्पष्ट छ। ठूलो संख्यामा दुई-चरण कणहरू कोटिंगको शीर्षमा सिटुमा संश्लेषित हुन्छन्, जसमध्ये धेरैलाई राम्ररी कुचिएको हुन्छ, र त्यहाँ थोरै संख्यामा सुईको आकार र आकारको संरचनाहरू छन्। एकै समयमा, TiB र TiB2 कडा सुदृढीकरण कणहरूले पग्लिएको पोखरीको शीर्षमा अत्यधिक तापमान हानि रोक्न सक्छ। पग्लने र नष्ट भएपछि, क्ल्याडिङ तहमा भएका दानाहरू दिशाहीन रूपमा अनियमित दिशामा बढ्छन् र पुनः नाभिक बन्छन्। न्यूक्लिएशन पछि नयाँ चरणको आकार सानो छ, जसले चरण कणहरूलाई परिष्कृत बनाउँछ [१३]। कोटिंगको बीचमा माथिबाट तलसम्म वैकल्पिक ताप संवहनद्वारा प्रभावित हुन सक्छ, र धेरै संख्यामा तत्वहरू बीचमा केन्द्रित हुन्छन्, त्यसैले EPMA ले बोरोन तत्वहरू पत्ता लगाउन सक्दैन, र कोटिंगको माथिल्लो भाग कालो पंखुडी-आकारको चरणहरू मिलेर बनेको हुन्छ। , कालो फाइन सुई-आकारका चरणहरू र सेतो हेरिंगबोन चरणहरू।

चित्र 6 मा देखाइए अनुसार, माइक्रोस्ट्रक्चरको प्लेन स्क्यानिङको नतिजाले देखाउँछ कि त्यहाँ रिच युटेटिक संरचना छ। कालो पंखुडी आकारको चरण TiB/TiB2/TiNiB eutectic चरण हुन सक्छ, सेतो हेरिंगबोन चरण NiTi हो, र अन्य चरणहरू टाइटेनियम मार्टेन्सिटिक चरण रूपान्तरणको व्युत्पन्न हुन्। 20% TiB2 लेजर क्ल्याडिङ कोटिंगको बीचमा रहेको BES माइक्रोस्ट्रक्चरलाई चित्र 7 मा देखाइएको छ, विभिन्न रंगका चरणहरू, अर्थात् उज्यालो सेतो, कालो र गाढा खैरो। उज्यालो भनेको NiTi इन्टरमेटालिक कम्पाउन्ड हो, कालो टाइटेनियम-बोरोन मिश्रित चरण हो, र गाढा खैरो मार्टेन्सिटिक टाइटेनियम र टाइटेनियम अक्साइडको मिश्रित चरण हो। लेजर क्ल्याडिङ कोटिंगको फेदमा रहेको हेरिङबोन फेज बिस्तारै बढ्दै जान्छ, गाढा खैरो तहको क्षेत्रफल बढ्न थाल्छ, र कालो पंखुडी-आकारको चरण र कालो फाइन सुई-आकारको चरण उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ।

3.3 माइक्रोहार्डनेस
माइक्रोहार्डनेस परीक्षण अनुसार, Ti6Al4V मिश्र धातुको कठोरता 349.2HV1.0 हो। गहिराईमा विभिन्न पाउडर अनुपातहरूका साथ तयार पारिएको लेजर क्लेडिङ तहहरूको माइक्रोहार्डनेस वितरण चित्र 8 मा देखाइएको छ। विभिन्न पाउडर अनुपातहरू भएका लेजर क्ल्याडिङ तहहरूको माइक्रोहार्डनेस Ti6Al4V मिश्र धातुको भन्दा बढी रहेको देख्न सकिन्छ। TiB2 पाउडर अनुपात को वृद्धि संग, microhardness बिस्तारै बढ्छ। जब TiB2 पाउडर अनुपात 40% हुन्छ, क्लेडिंग तहको उच्चतम माइक्रोहार्डनेस 920.8HV1.0 पुग्छ, जुन Ti3Al6V मिश्र धातुको लगभग 4 गुणा हो।

एक निश्चित दायरा भित्र लेजर क्लेडिंग तहको गहिराईको वृद्धि संग, तहको माइक्रोहार्डनेसले द्रुत गिरावटको प्रवृत्ति देखाउँछ, र सब्सट्रेटको बन्डिङ सतह माथिको क्रस-सेक्शन तह र कोटिंगले माइक्रोहार्डनेसको उतार-चढाव घटना देखाउँदछ। ०.७ देखि ०.८ मिमी गहिराई भएको क्रस-सेक्शन तह गर्मी प्रभावित क्षेत्रमा छ। यस क्षेत्रको माइक्रोहार्डनेस लगभग 0.7HV0.8 छ, र माइक्रोहार्डनेसको माथिल्लो प्रवृत्ति धेरै ढिलो छ। ०.७ देखि ०.८ मिमीको गहिराईमा क्रस-सेक्शन तहको माइक्रोहार्डनेस अपेक्षाकृत उच्च छ किनभने लेजर क्ल्याडिङ तहमा कडा TiB400 दानाको बलियो प्रभाव प्रतिरोध हुन्छ, र लेजर क्ल्याडिङ प्रक्रियाले राम्रो TiB को गठनलाई बढावा दिन सक्छ र अन्न रोक्न सक्छ। बाउन्ड्री डिस्लोकेशन स्लिप, जसले लेजरद्वारा तयार पारिएको लेजर क्लेडिङ तहको माइक्रोहार्डनेसलाई सुधार गर्छ। cladding प्रक्रिया [1.0]।

पग्लिएको पोखरी प्रवाहको प्रभाव अन्तर्गत, सतह TiB2 फैलाउन थाल्छ, र त्यहाँ क्लेडिंग तहको बीचमा केही अवशिष्ट TiB2 हुनेछ, तर एकाग्रता धेरै उच्च हुनेछैन, र माइक्रोस्ट्रक्चर [15] पनि थोरै घट्नेछ। । क्लेडिङ तहको तल्लो किनारा गर्मी प्रभावित क्षेत्र हो। धेरै मात्रामा Ti तत्वहरू पग्लिएपछि तैरिन्छन्, जसको परिणामस्वरूप पिघलिएको पोखरीमा मूल सामग्रीको ठूलो पातलो दर हुन्छ, पर्याप्त सुदृढीकरण चरण बिना, र गर्मी-प्रभावित क्षेत्रमा सबैभन्दा कम माइक्रोहार्डनेस हुन्छ [१६]। नतिजाहरूले देखाउँदछ कि TiB16 पाउडरको थपले क्लेडिंग तहको कठोरतामा उल्लेखनीय सुधार गर्दछ।

3.4 प्रतिरोध लुगा
एउटै पाउडर अनुपातको साथ लेजर क्ल्याडिङ तहको पहिरन दर चित्र 9 मा देखाइए अनुसार लोडसँग भिन्न हुन्छ। Ti6Al4V र लेजर क्ल्याडिङ तहहरूको पहिरन दर लोड बढ्दै जान्छ, र लेजर क्ल्याडिङ तहहरूको पहिरनको दर धेरै कम हुन्छ। Ti6Al4V सब्सट्रेट सामग्रीको, क्ल्याडिंग तहहरूको पहिरन प्रतिरोध धेरै उत्कृष्ट छ भनेर संकेत गर्दछ। क्लेडिंग तहहरूको पहिरन दर कडा चरण सामग्रीसँग नजिकबाट सम्बन्धित छ। जब TiB2 पाउडर अनुपात 20% बाट 30% सम्म बढ्छ, TiB हार्ड चरण सामग्री बढ्छ र पहिरन दर घट्छ; जब TiB2 पाउडर अनुपात 30% बाट 40% सम्म बढ्छ, TiB हार्ड फेज सामग्री थप बढ्छ, र TiB2 देखा पर्दछ, जसको परिणामस्वरूप केवल 1.5 × 10-4 mm3/s को न्यूनतम पहिरन दर हुन्छ।

विभिन्न भारहरू अन्तर्गत Ti6Al4V को SEM पहिरन आकारविज्ञान चित्र 10 मा देखाइएको छ। चित्र 10a बाट देख्न सकिन्छ, टाइटेनियम मिश्रले 20 N को लोड अन्तर्गत धेरै कम पहिरन मलबे उत्पादन गर्दछ, र पहिरन क्षेत्र अनियमित, घुमाउरो, र हीरा- आकारको (चित्र 10a मा क्षेत्र A हेर्नुहोस्), Ti6Al4V सब्सट्रेट सामाग्री reciprocating गति को समयमा गम्भीर रूपमा क्षतिग्रस्त छ। जब लोड 40N मा बढ्छ, गल्लीको गहिराई बढ्छ (चित्र 10b मा क्षेत्र B हेर्नुहोस्), घर्षण कणहरू द्रुत रूपमा बढ्छ, र सब्सट्रेट पहिरन प्रक्रियाको क्रममा पहिरन र विचलन हुन्छ, त्यसैले घर्षण पहिरन र टाँसने पहिरन धेरै गम्भीर छन्। जब लोड 60N हुन्छ, केही ठूला पिटहरू पहिरनको सतहमा उत्पन्न हुन्छन् (चित्र 10c मा क्षेत्र C हेर्नुहोस्), र स्क्र्याच सतहमा घर्षण कणहरू जम्मा हुन्छन् (चित्र 10c मा क्षेत्र D हेर्नुहोस्)। तसर्थ, बढेको भारले घर्षण र पहिरन प्रक्रियाको क्रममा टाइटेनियम मिश्र धातुको सामग्रीको छाललाई गति दिनेछ, र टाइटेनियम मिश्र धातुको घर्षण र पहिरनको प्रदर्शन धेरै खराब छ। लि जेएन र अन्य। [१७] र वेंग एफ एट अल। [१८] टाइटेनियम मिश्र धातुको समान पहिरन सतहहरू पनि फेला पर्यो।

Ni + 40% TiB2 क्लेडिङ तहमा उच्चतम माइक्रोहार्डनेस र सबैभन्दा राम्रो पहिरन प्रतिरोध छ। तसर्थ, टाइटेनियम मिश्र धातु सतहमा Ni + 40% TiB2 क्लेडिंग तह लेजर क्लेडिंग तहको पहिरन संयन्त्र अध्ययन गर्न चयन गरिएको थियो। को SEM पहिरन आकारविज्ञान लेजर क्लेडिंग तह विभिन्न भारहरू अन्तर्गत चित्र 11 मा देखाइएको छ। लेजर क्ल्याडिङ तहको माइक्रोहार्डनेस उल्लेखनीय रूपमा सुधारिएको छ, त्यसैले क्ल्याडिङ तहको पहिरन प्रदर्शन टाइटेनियम मिश्र धातुको भन्दा धेरै राम्रो छ। चित्र 11a बाट देख्न सकिन्छ, घर्षण कणहरूको संख्या धेरै कम भएको छ र आकार पनि धेरै सानो भएको छ (चित्र 11a मा क्षेत्र A हेर्नुहोस्)। यो कडा NiB, TiB2 र TiO2 कडा चरणहरूको पहिरनको कारण हो [5]। केही भत्किएका संरचनाहरू पहिरिएको आवरण तहमा देखिन्छन् (चित्र 11b मा क्षेत्र B हेर्नुहोस्)। संरचना कडा चरण कण हुन सम्भव छ। साना धातु चिपहरू तिनीहरूको उच्च भार सहन क्षमताको कारणले स्ट्रिप गरिएको छ, ग्रूभहरू र स्क्र्याचहरू बन्नबाट जोगिन। जब लोड 40 N मा बढ्छ, lamellar spalling हुने सम्भावना बढी हुन्छ, Ni + 40% TiB2 क्लेडिङ तहको घर्षण धुलो उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ, माइक्रोपोरहरू घिमिरे सतहमा देखा पर्दछ (चित्र 11b मा क्षेत्र C हेर्नुहोस्), र घर्षण पहिरन र टाँस्ने पहिरन एकै समयमा हुन्छ। भार थप बढ्दै जाँदा, घर्षण धुलो आवरण तह पूरै थुप्रिएको सतहमा फैलिन थाल्छ, र माइक्रोपोरको गहिराई र चौडाइ बढ्छ (चित्र 11b मा क्षेत्र D हेर्नुहोस्)। यी सबै घटनाहरूले संकेत गर्दछ कि लोडको वृद्धि संग, भंगुर स्प्यालिंग अधिक गम्भीर हुन्छ, र समग्र कोटिंग उच्च लोड अवस्थाहरूको लागि उपयुक्त छैन।

4 निष्कर्ष

Ti6Al4V मिश्र धातु को पहिरन प्रतिरोध सुधार गर्न को लागी, लेजर क्लेडिंग कोटिंग Ni र TiB2 मिश्रित पाउडर प्रयोग गरेर टाइटेनियम मिश्र धातु को सतह मा तयार गरिएको थियो। परिणामहरू तल देखाइएको छ।

(1) लेजर क्लेडिङ तहको XRD नतिजाहरूले लेजर क्लेडिङ तह मुख्यतया TiB, TiB2, α-Ti, β-Ti, NiTi मिश्र धातु ठोस समाधान र TiO2 बाट बनेको देखाउँछ, र TiB2 पाउडर अनुपातको वृद्धिसँगै TiB2 चरण। सामग्री थप बढ्छ।

(२) क्ल्याडिङ तह मुख्यतया कालो अण्डाकार चरण, लामो सुई-जस्तो चरण र वरपरको सेलुलर चरणबाट बनेको हुन्छ। कालो अण्डाकार चरण TiB2 हो, सुई जस्तो चरण TiB हो, र वरपरको सेलुलर चरण NiTi हो। TiB2 थपको वृद्धि संग, TiB सामग्री बढ्छ र TiB मेटालोग्राफिक कणहरू मोटो हुन्छन्।

(3) जब TiB2 पाउडर अनुपात 40% हुन्छ, क्लेडिङ तहको माइक्रोहार्डनेस अधिकतम 920 सम्म पुग्छ। 8HV1। ०, जुन Ti0Al3V मिश्र धातुको लगभग 6 गुणा हो। माइक्रोहार्डनेसको बृद्धिले क्लेडिङ तहको पहिरन प्रतिरोधलाई सुधार गर्दछ। लोड बढ्दै जाँदा, कम्पोजिट कोटिंगको भंगुर पिलिंग अधिक र अधिक गम्भीर हुन्छ, जुन उच्च लोड अवस्थाहरूको लागि उपयुक्त छैन।