Ti6Al4V钛合金表面激光合金化制备Ti-Cu合金层的组织结构

doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.041

金属热处理 ›› 2022, Vol. 47 ›› Issue (7): 241-244.DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2022.07.041

Ti6Al4V钛合金表面激光合金化制备Ti-Cu合金层的组织结构

谢燕翔^1,2, 李琳³, 叶芳霞^1,2, 付福兴^1,2, 李雷^1,2, 何斌锋^1,2, 刘明霞^1,2

1.西安文理学院机械与材料工程学院, 陕西西安 710065;
2.西安文理学院陕西省表面工程与再制造重点实验室, 陕西西安 710065;
3.西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 陕西西安 710055

收稿日期:2022-02-18 修回日期:2022-05-12 出版日期:2022-07-25 发布日期:2022-08-12
作者简介:谢燕翔(1982—),男,助理工程师,硕士,主要研究方向为金属材料激光表面改性及增材制造,E-mail:yxxie@163.com
基金资助:
陕西省自然科学基础研究计划(2022JM-187);西安市科技计划创新基金(2020KJWL01);陕西省表面工程与再制造重点实验室天元开放基金(tywl2019-15)

Microstructure of Ti-Cu alloying layer on Ti6Al4V titanium alloy surface prepared by laser alloying

Xie Yanxiang^1,2, Li Lin³, Ye Fangxia^1,2, Fu Fuxing^1,2, Li Lei^1,2, He Binfeng^1,2, Liu Mingxia^1,2

1. School of Mechanical and Material Engineering, Xi'an University, Xi'an Shaanxi 710065, China;
2. Shaanxi Key Laboratory of Surface Engineering and Remanufacturing, Xi'an University, Xi'an Shaanxi 710065, China;
3. School of Materials Science and Engineering, Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an Shaanxi 710055, China

Received:2022-02-18 Revised:2022-05-12 Online:2022-07-25 Published:2022-08-12

摘要/Abstract

摘要： 采用激光合金化技术在Ti6Al4V合金基体表面制备了厚度约为120 μm均匀致密连续的Ti-Cu合金层,分析了合金层的元素分布和显微组织结构。结果表明,Ti-Cu合金层中Cu元素随着合金层深度呈梯度分布,在靠近Ti-Cu合金层表面的区域主要是柱状晶夹杂着少量的块状晶,中上部区域主要是生长取向各异且较粗的不发达枝状晶和部分胞状晶,中下部区域主要是生长取向各异的胞状晶,合金层与基材的界面处主要以细小的平面晶为主。合金化层中Cu元素和Ti元素除了形成固溶体外,还形成了Ti₂Cu、Ti₃Cu和Cu₃Al₄等金属间化合物,同时还形成了Cu₃TiO₄和Al₂TiO₅等金属陶瓷相。

关键词: Ti6Al4V钛合金, 激光合金化, Ti-Cu合金层, 组织结构

Abstract: A continuous and compact Ti-Cu alloying layer with thickness of about 120 μm was prepared on Ti6Al4V alloy surface by laser alloying. The element distribution and microstructure of the Ti-Cu alloying layer were analyzed. The results show that the distribution of Cu element in the Ti-Cu alloying layer is gradient with the depth. Microstructure near the surface of the Ti-Cu alloying layer is mainly composed of columnar crystals with a small amount of block crystals, the upper middle region is mainly composed of undeveloped dendritic crystals and some cellular crystals with different growth orientations, the lower middle region is mainly cellular crystals with different growth orientations, and the interface between the layer and the substrate is mainly composed of fine planar crystals. The Cu and Ti elements in the Ti-Cu alloying layer not only form solid solutions, but also form intermetallic compounds Ti₂Cu, Ti₃Cu, Cu₃Al₄, and metal-ceramic Cu₃TiO₄, Al₂TiO₅.

Key words: Ti6Al4V titanium alloy, laser alloying, Ti-Cu alloying layer, microstructure

中图分类号:

TG166.5

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Ti6Al4V钛合金表面激光合金化制备Ti-Cu合金层的组织结构

Microstructure of Ti-Cu alloying layer on Ti6Al4V titanium alloy surface prepared by laser alloying

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