روکش‌کاری لیزری پوشش کامپوزیتی تیتانیوم خالص تجاری با کاربید تنگستن-کبالت

فلز تیتانیوم همواره به دلیل خواص منحصربه‌فرد ازجمله نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت به خوردگی عالی و... موردتوجه صنعت قرارگرفته است. در کنار این خواص مطلوب، خواص سطحی تیتانیوم به دلایلی ازجمله حساس نبودن به عملیات حرارتی چون فولاد و فعال بودن در محیط با افزایش دما، با محدودیت روبرو است. ازاین‌رو بهبود خواص سطحی زمینۀ گسترۀ وسیعی از پژوهش ها بر روی تیتانیوم بوده است. یکی از روش های نوین بهبود خواص سطحی استفاده از پرتو لیزر است. در پژوهش حاضر با استفاده از پرتو لیزر فیبری، پودر کامپوزیتی کاربید تنگستن-کبالت از طریق تزریق مستقیم به داخل حوضچۀ مذاب سبب تشکیل لایۀ کامپوزیت سطحی بر روی زیرلایۀ تیتانیوم خالص تجاری گردید. متغیرهای اصلی فرآوری از قبیل حرارت ورودی و نرخ تغذیۀ پودر جهت تولید لایه های کامپوزیت سطحی عاری از عیب بهینه شدند. با انجام بررسی های ریزساختاری تحولات فازی ممکن از قیبل ماتنزیتی شدن زمینه و تشکیل فاز β در زمینۀ α در خصوص این سیستم کامپوزیتی مورد مطالعه قرار گرفتند. همچنین، واکنش های درجا و تجزیۀ فازی ترکیب کاربید تنگستن-کبالت در حین فرآوری بررسی گردید. نتایج به‌دست‌آمده از آزمون سختی سنجی ویکرز لایه‌های کامپویتی، حکایت از تشکیل یک لایه روکش بسیار سخت با مقدار سختی حدود 1900 ویکرز دارد که با فاصله گرفتن از سطح لایه به سمت داخل و انحلال پودر مرکب تزریقی در زیرلایه از سختی آن کاسته می‌شود. این میزان افزایش سختی حکایت از یک سخت­کاری سطحی بیش از 10 برابری نسبت به تیتانیوم پایه را دارد.

laser cladding of commercially pure titanium by tungsten carbide-cobalt composite coating

titanium has been a widely used alloy in industrial applications due to its excellent specific strength, high corrosion resistance, etc. despite these superior characteristics, poor surface properties such as low hardness limit titanium applications. many studies were conducted on surface properties improvement on titanium and its alloys. laser alloying is one of the newest methods in order to enhance the surface properties of the parts. in this study, using a fiber laser beam as an energy source, titanium substrate was subjected to surface melting and surface alloying by introducing tungsten carbide (wc) particles. two critical parameters, including laser power and scanning speed, were optimized, and defects were successfully eliminated. the influence of process parameters on defects, size, and shape of the melt pool and haz was discussed. various microstructural characterizations were implemented to study the possible phase transformations in the examined system. microhardness results show that on the surface of alloyed samples, the microhardness significantly increases and reaches 1900 hv, which gradually moves towards the substrate and reaches 150 hv in the substrate.