Microstructure of Advanced TiC-Based Coatings Prepared by Laser Cladding

Abstract

The specific advantages of TiC as a hard material are its low density, high hardness, and its high alloyability in metal matrix composites. Agglomerated and sintered core-rim structured TiC-based powders were intensively studied in the last few years for thermal spray coating solutions. In the work described in this paper a powder with cubic (Ti,Mo)(C,N) hard phases and Co binder were used together with mechanically mixed NiBSi and CoCrMo powders to produce wear resistant coatings by laser cladding. Coatings with fine-grained hard particles were obtained. Basic process parameters and coating microstructures are described.

In-situ laser-fabrication and characterization of TiC-containing Ti–Co composite on pure Ti substrate

“…However, there is greater interest in forming the carbide particles in-situ from elemental titanium and graphite. This would increase cost-effectiveness, as well as create finer particle distribution and the desired carbide-matrix interface characteristics [7,29,30]. TiC has been previously synthesized in-situ during laser cladding processes from powdered titanium and graphite in matrices of nickel [31], chromium [32], iron-aluminium [33], ␥-NiCrAlTi [9], and cobalt (on a mild steel substrate) [34].…”

Influence of Laser Spot Diameter on Cladding Layer Cracking

“…被 熔 化 ， 并 快 速 凝 固 后 形 成 稀 释 度 极 低 且 与 基 体 成 冶 金 结 合 的 表 面 涂 层 。 它 可 以 显 著 改 善 基 层 表 面 的 耐 磨 、 耐 蚀 、 耐 热 、 抗 氧 化 等 性 能 ， 从 而 达 到 材 料 表 面 改 性 或 破 损 修 复 的 目 的 [1][2][3] ， 该 技 术 已 广 泛 应 用 于 航 空 航 天 、 汽 车 制 造 、 重 型 机 械 、 工 业 机 床 、 生 物 医 疗 等 领 域 ， 并 创 造 了 显 著 的 经 济 效 益 。 目 前 ， 激 光 熔 覆 技 术 的 发 展 日 渐 成 熟 ， 但 激 光 熔 覆 层 的 裂 纹 缺 陷 问 题 仍 未 得 到 很 好 地 解 决 ， 这 严 重 影 响 了 产 品 的 质 量 和 寿 命 。 研 究 表明， 导致激光熔覆层产生裂纹的因素较多， 其中主要与熔覆材料以及熔覆工艺参数选择的匹配度有关 [4][5] 。 当材料选择不合适以及成形工艺匹配不佳时， 由于材料的融化、 凝固和冷却都是在极快的条件下进行的， 容 易在熔覆层的表面、 体内以及熔覆层与基体的界面处形成裂纹。在激光熔覆的各工艺参数中， 激光功率、 光 斑直径、 熔覆速度、 送粉速度、 扫描速度和预热温度均会影响熔覆层裂纹的数目及开裂程度。文献 [6][7][8][9][10]分 别研究了激光功率、 熔覆速度、 送粉速度和扫描速度对熔覆层裂纹的影响， 并提出了一些控制裂纹的有效方 法 。 朱 贤 刚 等 [6]…”

Technology vision

“…Metal matrix composite materials are prevailing as hard clads on drill and cutting tools. The laser allows the especially precise adjustment of coating morphologies made from metallic matrix and carbide inclusions or precipitations 8. Current examples include WC–Ni, TiC–Ni and VC–Fe.…”

“…The laser allows the especially precise adjustment of coating morphologies made from metallic matrix and carbide inclusions or precipitations. 8 Current examples include WC-Ni, TiC-Ni and VC-Fe. The volume concentrations of carbides in crack free coatings are y60%.…”