Ti6Al4V合金激光原位合成自润滑复合涂层高温摩擦学性能

周仲炎¹，庄宿国²，杨霞辉²，王勉¹，罗迎社¹，刘煜³，刘秀波^1,4

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2. 西安航天动力研究所3. 长沙学院机电工程学院4. 河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室

摘 要：为提高Ti6Al4V合金的高温摩擦学性能,采用激光熔覆技术在其表面原位合成多相混杂金属基高温自润滑耐磨复合涂层,熔覆粉末的成分为Ni60-16.8%TiC-23.2%WS₂（质量分数,下同）,系统地研究复合涂层的显微组织、物相结构及其在20,300,600,800℃下的摩擦学性能和相关磨损机理。结果表明:复合涂层的显微硬度(701.88HV_0.5)约为基体(350 HV_0.5)的2倍;由于原位合成固体润滑相（Ti₂SC/TiS/NiS/TiO/TiO₂/NiCr₂O₄/Cr₂O₃）和硬质相（W,Ti）C_1-x/TiC/Cr₇C₃的协同作用,复合涂层的耐磨减摩性能明显优于基体。随着温度升高,涂层和基体的摩擦因数和磨损率均呈下降趋势,在800℃时复合涂层和基体的摩擦因数分别为0.32和0.43,磨损率分别为1.80×10^-4,2.92×10^-5mm/Nm。在800℃下塑性变形、分层和氧化磨损为基体主要磨损机理,复合涂层以氧化磨损和轻微的黏着磨损为主。

关键词：激光熔覆;Ti6Al4V合金;高温耐磨复合涂层;固体润滑;原位合成;