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题目:TC1合金表面WC-8Co电火花沉积层性能及沉积工艺参数研究

关键词:电火花沉积/TC1/WC-8Co

  摘要

钛合金作为一种重要的航空航天结构件材料已获得越来越广泛的应用,但自身性能的不足限制了它的应用,同时航空航天的特殊工况条件对钛合金结构件的表面性能也提出了更高的要求。电火花沉积技术能够将各种耐磨损、抗高温、耐腐蚀材料沉积到金属基体表面,形成结合紧密的沉积层,显著的提高基体的硬度、耐磨性和抗高温氧化等性能,目前已在民用和军用领域广泛应用,并取得了良好的实际使用效果。本文采用新型电极旋转式电火花沉积系统,对TC1合金基体进行沉积强化,重点研究了TC1合金表面WC-8Co电火花沉积层的性能及组织结构,并对沉积工艺参数进行优化。 本文首先对TC1合金表面电火花沉积的电极材料进行优化并对沉积层的组织结构进行研究。四种沉积电极材料中(Inconel182,Stellite6#,Stellite21#,WC-8Co),通过厚度、显微硬度、热疲劳性能、抗高温氧化性能和耐磨粒磨损性能测试实验确定WC-8Co为最适合在TC1合金上进行电火花沉积的电极材料。WC-8Co沉积层的主要相结构包括:TiC、W2C、WC和W。WC-8Co电极和TC1合金基体中的主要元素在整个沉积层呈较均匀的分布。 其次,由于沉积层厚度对电火花沉积层的质量存在首要影响,以厚度为评价指标,采取正交实验的方法,对TC1合金表面电火花沉积WC-Co材料的主要工艺参数进行了优化。结果表明工作电压180V,放电电容360μF,电极转速1000 r.min-1时,沉积层的厚度最大,可达84.2μm。 最后,利用本文试验所确定的电极材料(WC-8Co)及优化后的工艺参数(工作电压180V,放电电容360μF,电极转速1000 r.min-1),成功的在航空用TC1合金结构件表面制备出WC-8Co沉积层,同已在国外某机种上实用的同种结构件进行对比,发现沉积层的表面形貌、微观组织结构和显微硬度均与俄罗斯产结构件相近,验证了本文试验结果的的实用性。