Laseroppervlaktemodificatietechnologie van titaniumlegering

Bij het blussen van laseroppervlakken wordt hoofdzakelijk gebruik gemaakt van een laserstraal met hoge energie om het oppervlak van een metaal of legering te bestralen, en het gegenereerde thermische effect zorgt ervoor dat het oppervlak van het substraat een vast verwarmingsproces vormt dat het smeltpunt niet overschrijdt. Tegelijkertijd wordt de fasetransformatie op het metaaloppervlak versterkt door gebruik te maken van de aanwezigheid van isomere transformatie in het matrixmateriaal, gecombineerd met laserverwarming en een zelfkoelend effect van het materiaal. Voor titaniumlegeringen zijn er sinds het begin van de 20e eeuw studies op dit gebied in binnen- en buitenland geweest. Dai Zhendong et al. verbeterde de hardheid van de TC11-titaniumlegering aanzienlijk door middel van oppervlaktescannen met laserdoving, en de wrijvingscoëfficiënt kon worden teruggebracht tot de oorspronkelijke 0.2 ~ 0,3, en de weerstand tegen wrijvingsslijtage werd met 123 keer verhoogd, wat aanzienlijk verbeterde de oppervlakte-eigenschappen van de legering. De oppervlaktestructuur en eigenschappen van de TC11-titaniumlegering zijn geoptimaliseerd door Zhang Hong et al. De resultaten laten zien dat laserafschrikken de oppervlaktestructuur duidelijk kan verfijnen en de hardheid en slijtvastheid kan verbeteren. Zhang Qi et al. bevestigden, door de studie van verschillende titaniumlegeringen behandeld door laser-zelfdovende en snelle stolling, dat de zelfdovende behandeling niet alleen de korrelstructuur van de legering verfijnt, maar ook de chemische samenstelling van het oppervlak homogener maakt. en de segregatieverhouding na het afschrikken kan worden teruggebracht van de oorspronkelijke toestand van 1,28 naar 1,04, en er worden geen gaten, scheuren en andere defecten in de afschriklaag aangetroffen. Er kan een glad en uniform legeringsoppervlak worden verkregen.

Het opnieuw smelten van het laseroppervlak is een methode om het oppervlak van het substraat snel te smelten en te laten stollen door het oppervlak van het materiaal te bestralen onder de bescherming van een argonatmosfeer, om de structuur te verfijnen en de prestaties van het materiaal te verbeteren. Guo Chun et al. voerde een laserhersmeltbehandeling uit op het oppervlak van de TC4-legering met een laserstraal. Na microscopische observatie werd de oppervlaktestructuur van de matrix verfijnd en werden ook de oppervlakte-eigenschappen zoals hardheid en slijtvastheid aanzienlijk verbeterd. Bovendien gebruikten sommige onderzoekers de Nd∶YAG-laser om het oppervlak van de TiNi-legering opnieuw te smelten, en de bekledingslaag en de metallurgische matrixcombinatie zijn goed, kunnen een continue en dichte passivatiefilm vormen en de corrosieweerstand is aanzienlijk verbeterd. Door het laseroppervlak opnieuw te smelten van TA2 industrieel puur titanium, gelooft Dai Jingjie dat de verbetering van de slijtvastheid van het oppervlak te danken is aan de roostervervorming, versterking van fijne kristallen en dislocatieversterking veroorzaakt door het smeltproces. Het opnieuw smelten van het oppervlak verbetert echter niet de prestaties van alle materialen van titaniumlegeringen, en het is ook mogelijk dat de prestaties ervan verslechteren. De resultaten laten zien dat de korrels die worden gevormd door het lasersmelten van het oppervlak van de TA15-titaniumlegering abnormaal grof zijn.

Laseroppervlakreparatie kan worden geclassificeerd als een tak van laservormreparatietechnologie, en het is ook een synthese van laservormtechnologie en lasercladdingtechnologie, wat een verdere toepassing en ontwikkeling is op het gebied van reparatie van metalen onderdelen. De oppervlaktedefecten van titanium en titaniumlegeringen kunnen worden geëlimineerd door gebruik te maken van laseroppervlaktereparatietechnologie. De scheuren op het oppervlak van de titaniumlegering kunnen worden genezen door laserreparatie. Na laserreparatie neemt de hardheidswaarde van de matrix rond de gemodificeerde zone toe en is de hardheidscurve tussen de gemodificeerde zone en de door hitte beïnvloede zone relatief vlak.

Laseroppervlaktelegering is een methode waarbij gebruik wordt gemaakt van een hoogenergetische laserstraal om het oppervlak van het materiaal snel te verwarmen en te smelten om de oppervlaktelegeringsreactie te bevorderen, om de oppervlakte-eigenschappen van de legering te verbeteren, die kunnen worden onderverdeeld in oppervlaktegaslegeringen en oppervlakte poederlegering.

Het gas dat door het gaslegeringen wordt geïntroduceerd, is voornamelijk N2 of het mengsel ervan, ook bekend als lasergasnitreren. Het bevindt zich in een stikstofatmosfeer, het gebruik van een laserstraal met hoge energie om stikstofatomen te activeren, actie bij hoge temperaturen om het oppervlak van het materiaal, het actieve N-atoom en de vloeibare fase van de Ti-legeringsreactie van het gesmolten metaal te smelten, waardoor een harde fase TiN.

Laseroppervlakbekleding kan ook worden geclassificeerd als een technologie voor oppervlaktemodificatie en vormt de basis van laseroppervlaktereparatie. Het is het gebruik van een laserstraal met hoge energiedichtheid om het bekledingsmateriaal en het substraatoppervlak aan elkaar te smelten, op het basisoppervlak om het bekledingsmateriaal en het substraat te vormen, een goede metallurgische combinatie van bekledingslaag.

Het proces van lasercladding gaat gepaard met laserlegeringen, maar vergeleken met eenvoudig laserlegeringen wordt het materiaal van de bekledingslaag niet volledig gemengd met de matrix-tot-legeringsreactie, wat de speciale eigenschappen van het bekledingsmateriaal beter kan weerspiegelen. Momenteel worden er veel materiaalsystemen gebruikt voor het lasercladden van titanium en titaniumlegeringen, waaronder C, B, N, Si en Ni. Afhankelijk van de samenstelling en eigenschappen van de bekledingslaag kunnen de bereide coatings worden onderverdeeld in slijtvaste coatings, oxidatiebestendige coatings tegen hoge temperaturen, biologische coatings en thermische barrièrecoatings.

5.1 Slijtvaste coating

De slijtvastheid van een titaniumlegering is slecht in vergelijking met andere eigenschappen, dus de laseroppervlakmodificatie is meer gericht op het verbeteren van de slijtvastheid van de matrix. In het algemeen geldt: hoe hoger het harde fasegehalte in de slijtvaste coating, hoe hoger de hardheid en hoe beter de slijtvastheid. Er zijn veel bekledingsmaterialen die de slijtvastheid van titaniumlegeringen kunnen verbeteren, waaronder B, C, Ni, Si, B4C, Cr2C3, TiC, BN, SiC, TiB, TiB2 en Al2O3.

5.2 Antioxidantcoating

Structurele onderdelen voor technische toepassingen worden vaak langdurig gebruikt onder hoge temperaturen. Om de chemische of elektrochemische reactie tussen O, S, N en andere elementen in de werkatmosfeer bij hoge temperaturen en de matrix te verminderen of te vermijden, wordt doorgaans op het oppervlak een dichte beschermlaag voor hoge temperaturen aangebracht om de matrix te beschermen tegen beschadiging. vernietigd.

5.3 Thermische barrièrecoating

De bedrijfstemperatuur in de lucht- en ruimtevaart, gasturbinemotoren en andere omgevingen heeft de limiettemperatuur van superlegeringsmaterialen bereikt. De thermische barrièrecoating van legeringsmaterialen combineert de prestaties van metalen materialen met de voordelen van hoge temperatuurbestendigheid van keramische materialen om de rol van thermische isolatie van keramische materialen te spelen, zodat onderdelen normaal kunnen werken onder hoge temperaturen.

5.4 Biologische coatings

Door middel van lasercladtechnologie wordt een bioactieve coating op het oppervlak van de titaniumlegering aangebracht, waardoor de implantatie van de titaniumlegering een betere biocompatibiliteit vertoont.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. is een hightech onderneming gespecialiseerd in R&D, productie en verkoop van automatische lasercladmachines, hogesnelheidslasercladmachines, laserblusmachines, laserlasmachines en laser 3D-printapparatuur. Onze producten zijn kosteneffectief en worden in binnen- en buitenland verkocht. Als u geïnteresseerd bent in onze producten, neem dan contact met ons op via bob@gshenglaser.com.