【技术实现步骤摘要】
一种连结层强化钛合金耐磨涂层的生产工艺
[0001]本专利技术涉及金属材料
，更具体地说，本专利技术涉及一种连结层强化钛合金耐磨涂层的生产工艺
。
技术介绍
[0002]钛合金是一种耐腐蚀性好
、
密度低
、
比强度高的结构材料，广泛应用于航空航天
、
武器设备
、
轨道交通以及人工骨骼等重要领域，但是传统的钛合金耐磨性差，极大程度限制了钛合金的广泛应用，激光熔覆沉积技术以高能束激光作为能量源，熔化同步输送的粉末原料，逐层堆叠形成三维实体构建，具备能量密度集中
、
冷却速度快
、
热影响区小
、
成分体系灵活的优点，申请号为
2023104760281
的中国专利技术专利申请（一种连结层强化钛合金耐磨涂层及其制备方法）提出一种拥有均匀微观结构
、
稳定力学性能和良好耐磨性能的连结层强化钛合金耐磨涂层，且能够根据实际需求生产不同厚度的涂层，成型速度快，并利用激光熔覆沉积技术获得与基材全完冶金结合的涂层，原位自生的陶瓷相更为洁净，与基体相的相容性更好，但是其制备方法只是按照常规的生产工艺在设定的参数范围内完成耐磨涂层的制备，并未基于成品材料的显微硬度以及耐磨性能测试数据，形成具有指导意义的分析数据，进而方便对制备过程的参数进行调控，无法进一步完善制备过程的参数的有效调整，以改良成品材料的显微硬度以及耐磨性能
。
为了解决上述问题，现提供一种技术方案<...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种连结层强化钛合金耐磨涂层的生产工艺，所述工艺制备的钛合金耐磨涂层包括钛合金基板
、
纯钛连结层以及耐磨涂层，纯钛连结层由
TA1
粉末制成，耐磨涂层由
B4C
粉末
、TiC
粉末和
TA1
粉末制成，所述工艺包括：步骤一，将耐磨涂层粉末加入分散剂后放入陶瓷球磨罐进行球磨；步骤二，将
TA1
粉末通过激光熔覆沉积熔覆在钛合金基板上，形成纯钛连结层；步骤三，将步骤一中混合粉末通过激光熔覆沉积熔覆在步骤二纯钛连结层上形成耐磨涂层；步骤四，将步骤三中耐磨涂层进行表面处理以去除表面氧化皮及缺陷，得到强化
TC4
耐磨涂层；其特征在于，所述步骤四之后还包括如下步骤：步骤五，金相试样制备：利用电火花线切割机将步骤四制备的带有强化
TC4
耐磨涂层试样加工为金相试样，清洗除去表面油污，用碳化硅砂纸对金相试样进行粗磨和细磨，再用抛光机对涂层抛光，直至涂层表面呈现金属镜面效果，最后对涂层表面进行化学腐蚀，清洗吹干获取强化
TC4
耐磨涂层金相试样；步骤六，涂层物相组成检测：对试样中所含有的元素和化合物进行结构分析和定性分析，通过比较
X
射线衍射仪检测衍射峰位置与标准
PDF
卡片以强度参考对比法进行比对，获取涂层中相组成；步骤七，涂层微观组织分析：采用扫描电子显微镜对涂层显微组织
、
元素分布特征以及磨损形貌进行表征，利用
X
射线能谱仪分析涂层横截面元素分布及含量；步骤八，涂层显微硬度检测：采用硬度计对熔覆层
、
热影响区域
、
基体进行测定，载荷质量为
500g
，载荷时间为
15s
，硬度从涂层表面开始，沿着横截面每间隔
0.2mm
进行硬度检测，直至硬度值在基体中逐步稳定；步骤九，涂层耐磨性能检测；步骤十，重复步骤一至九，获取多组涂层制备数据以及成品涂层性能数据；步骤十一，训练机器学习模型预测涂层制备参数；步骤十二，机器学习模型预测：利用训练好的机器学习模型输入目标成品涂层性能数据组成的参数，预测输出涂层制备参数，并利用预测的涂层制备参数应用于涂层制备过程中
。2.
根据权利要求1所述的一种连结层强化钛合金耐磨涂层的生产工艺，其特征在于，步骤十中，涂层制备数据包括耐磨涂层材料参数
、
球磨机工艺参数
、
纯钛连结层制备参数以及激光熔覆沉积参数，其中，耐磨涂层材料参数为构成耐磨涂层的
B4C
粉末质量分数和
TiC
粉末质量分数的乘积，除以
TA1
粉末的质量分数与纯度的乘积，加上
B4C
粉末纯度与粒度的乘积，减去
TiC
粉末纯度与粒度的乘积，再加上分散剂纯度与每
100g
的粉体中加入分散剂质量的乘积，耐磨涂层材料参数的公式为：
;
式中：
K
nm
为耐磨涂层材料参数，
m
B,1
为耐磨涂层中
B4C
粉末质量分数，
k
为修正值，
m
TA1,1
为耐磨涂层中
TA1
粉末的质量分数，
s
TA1,1
为耐磨涂层中
TA1
粉末的纯度，
s
B,1
为耐磨涂层中
B4C
粉末的纯度，
L
B,1
为耐磨涂层中
B4C
粉末的粒度，
s
TiC,1
为耐磨涂层中
TiC
粉末纯度，
L
TiC,1
为耐磨涂层中
TiC
粉末粒度，
s
fsj
为分散剂的纯度，
M
fsj
为每
100g
的粉体中加入分散剂质量；球磨工艺参数为球料质量比与转速的乘积，再除以球磨时间，乘以真空高温干燥机箱温度，再加上烘干时间，球磨工艺参数的公式为：
;
式中：
K
qm
为球磨工艺参数，
γ
ql
为球料质量比，
n
qm
为球磨转速，
t
qm
为球磨时间，
T
gz
为真空高温干燥机箱温度，
t
hg
为烘干时间
。3.
根据权利要求2所述的一种连结层强化钛合金耐磨涂层的生产工艺，其特征在于，纯钛连结层制备参数为
TA1
粉末质量分数与纯度的和，同纯钛连结层厚度的比值，纯钛连结层制备参数的公式为：
K
ct
=(m
TA1
+S
TA1
)/h
ct
；式中：
K
ct
为纯钛连结层制备参数，
m
TA1
为
TA1
粉末质量分数
,S
TA1
为
TA1
粉末纯度，
h
ct
为纯钛连接层厚度；激光熔覆沉积参数为激光功率
、
送粉速率和载气流量的乘积，与扫描速率
、
光斑直径乘积的比值，再加上氧气含量与搭接率的比值，激光熔覆沉积参数的公式为：
;
式中：
k
jgrc
为激光熔覆沉积参数，
P
jg
、v
sf
、Q
zq
分别为激光功率
、
送粉速率和载气流量，
v
sm
、d
gb
分别为扫描速率
、
光斑直径，
S
yq
、
γ
dz
分别为氧气含量
、
搭接率
。4.
根据权利要求3所述的一种连结层强化钛合金耐磨涂层的生产工艺，其特征在于，步骤十中，成品涂层性能数据包括涂层显微组织参数和涂层耐磨参数，其中显微组织参数为涂层弹性模量
、
涂层泊松比的乘积，与涂层同钛合金基本的热膨胀系数之差
、
涂层温度同室温之差乘积的比值，加上
X
射线入射角度与<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王延臣，赵天明，刘芳，盖云杰，杨雷，
申请(专利权)人：烟台核电智能技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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