一种复合涂层、钛合金基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，是涉及一种复合涂层、钛合金基复合 材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 钛合金由于具有高熔点、高比强度和比刚度等优异机械性能，已成为航空航天等 高端高新技术领域不可或缺的关键结构材料，并且钛合金还具有优异的耐腐蚀性能，良好 的生物相容性，无磁性等特点，在化工、能源、生物医学等国民经济领域中得到了广泛应用。 但是，钛合金也存在摩擦系数大及耐磨性差等缺点，阻碍了钛合金作为高温摩擦副运动零 部件，比如作为航空发动机涡轮叶片、活塞环、阀门等的应用。
[0003] 目前，现有技术一般采用表面改性的方法，在钛合金表面制备高硬度且耐磨性好 的涂层，如通过氮化钛或碳化钨等高硬度陶瓷颗粒改善的涂层，来提高钛合金表面的硬度 和耐磨性。但是，氮化钛或碳化钨高温时易分解氧化，加快涂层的氧化腐蚀。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合涂层、钛合金基复合材料及其制备方 法，本发明提供的钛合金基复合材料同时具有较高的耐磨性和较好的高温抗氧化性。
[0005] 本发明提供了一种复合涂层，由复合粉末经激光熔覆形成；
[0006] 所述复合粉末包括镍铬合金、碳化铬、硅粉和铝粉。
[0007] 优选的，所述复合粉末具体包括：
[0008] 镇络合金 9wt% ~15wt% ;
[0009] 碳化络21界1:%~35￥1:%;
[0010] 娃粉10胃1:%~3〇￥1:%;
[0011] 余量为铝粉。
[0012] 优选的，所述复合涂层的厚度为〇· 5mm~2. 5_。
[0013] 本发明还提供了一种钛合金基复合材料，包括：
[0014] 钛合金基底；
[0015] 复合在所述钛合金基底上的涂层；
[0016] 所述涂层为上述技术方案所述的复合涂层。
[0017] 优选的，还包括：
[0018] 复合在所述涂层表面的树脂层。
[0019] 本发明还提供了一种钛合金基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020] 将复合粉末与粘结剂混合后预制在钛合金基底表面，经激光熔覆，得到钛合金基 复合材料；
[0021] 所述复合粉末包括镍铬合金、碳化铬、硅粉和铝粉。
[0022] 优选的，所述粘结剂为甲基纤维素。
[0023] 优选的，所述预制的温度为110°C~130°C，时间为I. 5h~2. 5h。
[0024] 优选的，所述激光熔覆的激光功率为1100W~1500W，激光束大小为（5~7) _X (2~4)_，扫描速度为3mm/s~6mm/s。
[0025] 优选的，还包括：
[0026] 在得到的钛合金基复合材料表面复合树脂层。
[0027] 本发明提供了一种复合涂层、钛合金基复合材料及其制备方法，所述复合涂层由 复合粉末经激光熔覆形成；所述复合粉末包括镍铬合金、碳化铬、硅粉和铝粉。所述钛合金 基复合材料包括：钛合金基底；复合在所述钛合金基底上的涂层；所述涂层为上述技术方 案所述的复合涂层。与现有技术相比，本发明以镍铬合金、碳化铬、硅粉和铝粉的复合粉末 为原料，利用激光熔覆技术在钛合金基底上制备复合涂层，得到的钛合金基复合材料同时 具有较高的耐磨性和较好的高温抗氧化性。实验结果表明，本发明提供的钛合金基复合材 料室温时的耐磨性能为普通钛合金的2倍，高温氧化32h后的相对抗氧化性能为普通钛合 金的8. 4倍。
【附图说明】
[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0029] 图1为本发明实施例粉末形貌的扫描电镜照片；
[0030] 图2为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料横截面的扫描电镜照片；
[0031] 图3为本发明实施例1得到的复合涂层的X射线衍射图谱；
[0032] 图4为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料横截面硬度分别曲线；
[0033] 图5为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料和对比例的Ti-6A1-4V合金在 25 °C下的摩擦系数；
[0034] 图6为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料和对比例的Ti-6A1-4V合金在 600 °C下的摩擦系数；
[0035] 图7为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料和对比例的Ti-6A1-4V合金在不 同温度下的磨损率；
[0036] 图8为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料和对比例的Ti-6A1-4V合金磨损 表面和磨肩的扫描电镜照片；
[0037] 图9为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料和对比例的Ti-6A1_4V合金相对 抗氧化性能；
[0038] 图10为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料高温氧化后的复合涂层表面的 X射线衍射图谱；
[0039] 图11为本发明实施例1得到的钛合金基复合材料和对比例的Ti-6A1-4V合金高 温氧化后横截面的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0040] 下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发 明保护的范围。
[0041] 本发明提供了一种复合涂层，由复合粉末经激光熔覆形成；
[0042] 所述复合粉末包括镍铬合金、碳化铬、硅粉和铝粉。
[0043] 在本发明中，所述复合粉末优选具体包括：镍络合金9wt %~15wt % ;碳化络 21界1:%~35￥1:%;娃粉1〇￥1:%~3〇￥1:%;余量为错粉。在本发明中，所述镍络合金具有优 异的高温耐磨性和抗氧化性能，可以用作复合材料的增韧相，为复合材料提供良好的支撑 连接作用，防止复合材料发生断裂等现象。