本文介紹鈦合金TC4表面熔覆STL12，鈦合金TC4是（α+β）鈦合金，其材料的組成為：Ti-6Al-4V。TC4是一種高性能的鈦合金，因其具有非常高的強(qiáng)度、強(qiáng)耐腐蝕性、生物相容性以及好的高溫性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、核工業(yè)等領(lǐng)域。

但TC4材料硬度較低，耐磨性有限，故提升其表面硬度和材料耐磨性對(duì)于拓展該材料的應(yīng)用領(lǐng)域至關(guān)重要。

針對(duì)TC4基材，使用STL12鈷基粉末進(jìn)行激光熔覆試驗(yàn)，激光器設(shè)備為6KW光纖激光器，熔覆頭光斑：直徑3mm；氣動(dòng)、同軸送粉設(shè)備。

熔覆層厚度0.5mm。

掃描速度100mm/s，氬氣流量1L/min，送粉量170r/min，保護(hù)氣流量1000ml/min ；

分別在以下功率：2kw 3kw 4kw 5kw進(jìn)行熔覆并取樣測(cè)試：

1）激光熔覆層的物理形態(tài)

從2kw到5kw，隨著激光功率的增加，熔覆層寬度明顯增加，尤其是在5kw時(shí)，增加比例更大。通過(guò)分析可知，隨著激光功率的增加，在其表面形成的熔池體積逐漸增加，說(shuō)明TC4基材部分被熔化的更多，稀釋率更大。

2）熔覆層的橫截面

在2kw進(jìn)行熔覆時(shí)，熔覆層中有對(duì)流圈存在

在3k進(jìn)行熔覆時(shí)，熔覆層橫截面呈現(xiàn)不規(guī)則橢圓形；

在4kw進(jìn)行熔覆時(shí)，熔覆層橫截面呈橢圓形；

在5kw進(jìn)行熔覆時(shí)，熔覆層橫截面呈橢圓形，但其長(zhǎng)軸和短軸較4kw更接近；

隨著功率的增大，TC4熔覆層呈現(xiàn)出表面凸起越明顯的趨勢(shì)。

通過(guò)觀察四個(gè)樣塊的金相組織，在熔覆層的中部，以粗大的樹(shù)狀晶為主，一次枝晶為主，參雜少量二次枝晶；

熔覆層的底部接近熱影響區(qū)，則粗大樹(shù)枝晶開(kāi)始過(guò)度為針狀組織，且多數(shù)垂直于基體方向，少數(shù)平行與基體方向，越往底部，針狀組織越細(xì)小。

上述狀況是由于熔覆層中部溫度高、溫度梯度小、降溫慢造成的，但四個(gè)樣塊的趨勢(shì)接近，說(shuō)明激光功率對(duì)熔覆層內(nèi)部組織的影響較小。

3）熔覆層的硬度

TC4材料本身的硬度為360HV

熔覆后的樣塊硬度在820-850HV之間，且四個(gè)樣塊之間沒(méi)有明顯的差別，故在能夠充分熔覆0.5mm熔覆層的情況下，功率高低對(duì)于熔覆層的硬度影響不大。