基于温度场模拟TiNiTa记忆合金涂层工艺参数选择

李超然,回顺尧,孙广云,胡传绪,王 通,董桂馥,

(1.大连大学物理科学与技术学院,辽宁 大连 116600;2.大连大学机械工程学院,辽宁 大连 116600)

1 引 言

钛合金具较高强度、良好表面特性而在航天航空、石油、化工等领域得到广泛应用[1-2],较典型的是TC4合金[3]。该合金却因强度较低、耐磨性不好、高温耐蚀性差等缺点限制其实际应用[4]。因此,人们尝试采用各种表面改性技术,电镀、磁控溅射等技术都存在一定缺点而受到限制[5]。激光熔覆技术作为一种高能、快速的表面改性技术[6],越来越受到人们的关注,尤其是基体与熔覆材料间形成冶金结合可达到最佳的表面改性效果[7]。众所周知,对激光熔覆温度场的研究可以再现熔覆过程,对成型制件质量的预测和改善有着极其重要的作用[8-10],也为激光熔覆工艺参数的选择和优化提供一种便捷方法。

TiNi合金是一种智能材料,具有良好的形状记忆效应和超弹性,特别是合金的热弹性马氏体相变、应力诱发马氏体相变及马氏体变体的自适应性部分可减轻载荷作用并通过弹性变形把部分能量吸收掉,从而阻碍塑性变形的进行并减少材料的磨损量,从而提高合金的耐磨性能。杨永强等人[11]将激光熔覆与激光表面氮化技术相结合制取TiNi-TiN梯度材料,明显改善合金的耐磨性、耐蚀性性能。彭小敏等人[12]发现在高温下元素钽(Ta)生成Ta2O5的致密氧化膜,增加钛合金的抗高温氧化性。因此,在TC4合金表面熔覆高质量TiNiTa记忆合金涂层,可明显改善TC4基体表面性能。……