1、引言

TC4(Ti-6Al-4V)、TA15(Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V)等钛合金因具备高比强度[1-2]、优异的耐侵蚀性与高温不变性，被宽泛利用于航空航天、生物医学等高端领域[3]。扩散焊、电子束焊等传统焊接技术虽能实现钛合金的异质衔接，却难以预防扰装响区脆化、残存应力集中等问题[4]。激光增材造作技术凭借逐层熔融沉积的特点，可实现资料成分-结构的梯度化设计，因而得到了宽泛利用[5]。然而，异质钛合金复合伙料的界面结合强度、耐磨性等常因界面处成分与组织的突变产生劣化，成为造约其使用靠得住性的关键瓶颈[6]。Zhao等[7]钻研发现，Ti/Ni/Ti异质结构阐发出类似加工硬化的个性，而Ni/Ti/Ni结构的层间流变差距较为显著，易粉碎键合界面并降低界面结合质量；坪昕档萚8]造备TiC/TC4复合伙料时发现，资猜中的TiC重要以未溶TiC、共晶TiC及沉淀析出TiC三种状态存在，且熔池内表TiC的尺寸与数量差距显著，其中共晶TiC与β-Ti之间没有显著的取向关系，而共晶TiC、晶粒内TiC均与α'-Ti存在显著的取向关系。

此表，摩擦学在国民经济发展与人类文化进取中阐扬着至关沉要的作用。高摩擦系数资料在摩擦传动、防滑造动等领域中的利用，对社会发展起到了积极的推作为用。Zhang等[10]选取一次轧造工艺造备出AlCrTiN/6061"砂浆-砖"型层状复合伙料，其摩擦系数处于0.379~0.437区间，可满足汽车轻量化与高机能造动的利用需要。Li等[11]造备了新型MoB/Cu层状复合伙料，钻研发现MoB陶瓷层能显著改善铜基复合伙料的摩擦磨损机能，且摩擦过程中天生的光滑膜重要由MoO?、Al?O?和Fe?O?组成；品闪萚12]在TC4钛合金表表上造备了Ti-Al-N涂层。该复合涂层的显微硬度可达基体的2.14倍，涂层中的加强相有效提升了基体的耐磨机能，使资料磨损率较TC4基体降低41.34%。

近年来，关于异质界面机能优化的有关钻研多聚焦于单一资料系统、涂层结构设计[13-15]或仅关注异质界面的力学机能表征[16-17]，而关于钛合金异质界面在沉积挨次调控下的拉伸与磨损机能协同优化，目前仍不足系统性钻研。现有钻研了局批注，沉积挨次可通过影响熔池热力学前提与元素扩散行为，扭转界面相组成及缺点散布特点。Iams等[18]选取定向能量沉积技术造备了两种分歧沉积挨次的GRCop-42/Alloy718双金属资料。钻研发现：当先沉积Alloy718合金时，稀释作用与对流混合会导致GRCop-42沉积层中的Ni、Fe元素含量升高，有利于α-Cr固定相的形成；当沉积挨次回转时，可在GRCop-42资猜中观察到Nb沉淀物。Jiao等[19]选取激光熔融沉积法造备了层状结构的TC4-(TiB+TiC)/TC4复合伙料。了局批注：当将(TiB+TiC)/TC4层沉积于TC4层之上时，液态钛既会在加强相(TiB晶须、TiC颗粒)表表产生异质形核，也会产生均匀形核，大幅推进了柱状晶向等轴晶的转变，最终形成界面清澈、无显著过渡层的描摹；反之，当将TC4层沉积于(TiB+TiC)/TC4层之上时，熔池底层会出现少量散布不均的(TiB+TiC)形核颗粒，形成了区别于TC4层与(TiB+TiC)/TC4层的层间过渡层，进而推进了等轴组织的形成。只管已有上述钻研，但沉积挨次若何通过调控界面微观结构实现界面强韧性与耐磨性的协同提升，仍是目前亟待解决的科学问题。

本文以TC4-TA15异质钛合金为钻研对象，系统对比了I型(TC4/TA15)与II型(TA15/TC4)两种沉积挨次对资料界面拉伸机能及摩擦磨损行为的影响，揭示了沉积挨次-微观结构-磨损机造的跨尺度关联法规。本钻研的创新点重要体此刻两方面：1)构建了界面梯度递增模型，为异质资料界面磨损机能的测定提供了新的技术战术；2)提出了沉积挨次调控的跨尺度理论模型，明确了沉积挨次-元素扩散-界面机能之间的内涵关联。

2、资料和步骤

2.1 样品造备

本试验所用资料为铸造TC4合金基材、铸造TA15合金基材，以及气雾法造备的TC4合金球形粉末、TA15合金球形粉末，所有粉末的粒度领域均为53~150 μm。其中，图1(a)、(b)为TC4粉末的扫描电镜(SEM)描摹与粒度散布了局，图1(c)、(d)为TA15粉末的SEM描摹与粒度散布了局。由图1可清澈观察到，所用粉末球形度优良、表表光滑。该描摹特点保险粉末具备优异的流动机能。两种钛合金粉末的具体化学成分如表1所示。在增材造作试验前，对基板表表进行打磨处置，以提升沉积层与基板的结合强度；同时将粉末置于惰性空气中，在100 ℃前提下烘干6 h，实现粉末预处置。

表1 TC4和TA15资料的化学成分(质量分数，%)

本钻研选取YLS-2000型光纤激光器(聚焦光斑直径为4 mm)，在氩气；た掌吕镁匦尾ㄎ乒芙峁狗⒄乖霾脑熳魇匝。试验设备如图2(a)所示，激光喷嘴结构示意图如图2(c)所示。试验设定激光功率为2400 W、扫描速度为10 mm/s，沉积层单层高度为0.6 mm；谏鲜龉ひ詹问胧匝樯璞冈毂噶朔制绯粱ご蜗碌腡C4-TA15异质钛合金复合伙料，具体为在TA15基板上沉积TC4粉末造得TC4/TA15复合伙料、在TC4基板上沉积TA15粉末造得TA15/TC4复合伙料。为便于后续分辨与分析，将TC4/TA15复合伙料定名为I型资料，TA15/TC4复合伙料定名为II型资料。

2.2 试验设计

激光熔融沉积法复合两种异质合金时，基板表表会形成熔池与扰装响区，导致异质合金的现实界面产生偏移与扭曲。因而在理论界面高低各0.5 mm的领域内，选取梯度切割方式造取摩擦磨损试样，沿沉积方向每0.25 mm截取一个梯度试样，取样战术如图2(c)所示，同时拔取基板试样与沉积试样作为对照组；诖，针对TC4/TA15即I型复合伙料共造取7个摩擦磨损试样发展试验，沿沉积方向将其顺次定名为I-1、I-2、…、I-7，齐全取样示意图如图2(d)所示，其中线条标注的是摩擦磨损试验的测试表表。同理，II型复合伙料的试样顺次定名为II-1、II-2、…、II-7。磨损试验选取功率为1.5 kW的MMQ-02G型球盘式摩擦磨损试验机实现，试验示意图如图3所示。试验参数设定如下：电机转速(ω)为560 r/min，施加载荷为10 N，磨损半径为3 mm，单件试样的磨损时长为30 min，对磨副选用直径为5 mm的Si?N?陶瓷球。选取莱州知金HV-5/10/30/50E型维氏硬度计对磨损后的试样进行维氏硬度测试，测试载荷为5 N，保荷功夫为15 s。为减幼测试误差，在每个磨损表表上拔取12个测试点进行测定。沿沉积方向切割拉伸试样，试样尺寸如图2(b)所示。选取长春新特电子全能试验机在室温下发展拉伸试验，拉伸速度设定为0.5 mm/min。为降低试验误差，每组试验均测试4个试件。

2.3 结构表征

对造备实现的拉伸试样表表进行研磨和抛光处置，随后选取钛合金金相侵蚀剂(HF、CH?COOH、H?O的体积比为1∶1∶4)刻蚀约10 s。别离利用金相显微镜(OM, SOPTOP RX50M)、日本电子JSM-7800F型场发射扫描电子显微镜及能谱仪(EDS)，对试样的表表描摹与元素组成进行系统分析和表征。在试样拉伸断裂后，通过扫描电子显微镜观察其拉伸断口描摹及断裂部位的微观组织，以此确定具体断裂地位。

在摩擦磨损试验前先对试样进行打磨处置，保障试样表表平坦，且试验以摩擦系数与磨损体积作为耐磨机能评价指标。选取扫描电镜观察磨痕的微观描摹，借助PhaseShift Micro XAM型白光过问表表概括仪表征磨损表表的三维描摹与磨损体积。同时拔取磨损机能最优的部位，利用ESCALAB QXi型多职能X射线光电子能谱仪(XPS)对摩擦磨损区域进行物相分析，明确试样中存在的物相类型及磨损过程中天生的氧化物类型。

3、了局

3.1 界面微观描摹

图4为两种界面的SEM描摹及线扫描分析了局。其中图4(a)、(b)为I型界面的测试了局，可观察到该界面处出现等轴晶与柱状晶共存的组织特点。在激光熔覆过程中，熔池内极高的温度梯度会抑造均匀形核，以至晶粒优先沿热流方向表延成长，最终形成表部柱状晶、内部等轴晶的混合组织状态。对该界面进行线扫描分析未发现显著的元素扩散景象，这一了局或与两种钛合金的成分差距较幼有关。

图4(c)为II型界面的测试了局，可见其界面处形成了宽度约为30 μm的元素过渡层。由图4(d)可知，界面处Zr、Mo元素的相对含量呈幼幅上升趋向。由此可揣度，中性元素Zr在界面区域产生偏聚，通过Zener钉扎效应抑造α/β相粗化并降低界面能，进而促成炼过渡层的形成。此类由沉积挨次差距引发的界面状态分歧的景象已被诸多钻研证实。由此批注，沉积挨次可通过调控熔池形核前提与化学势场(元素分配)，主导异质界面的形核模式与相组成散布特点。

3.2 拉伸机能

图5为I型沉积挨次试样的SEM描摹图。经侵蚀处置后，试样沉积层区域出现出层状散布的条状界面特点，如图5(a)所示。沉积层TC4的微观组织描摹如图5(b)~(d)所示，可见其为藐幼的针状马氏体组织，α相与β相无规定交错散布并形成网篮状结构；錞A15的微观组织则阐发为规定的等轴晶结构，α相呈近圆形，β相萦绕α相成长散布，如图5(e)~(g)所示。

图6为II型沉积挨次试样的SEM表征了局。其中图6(b)~(d)为沉积层TA15的微观组织，该组织呈网篮状结构。相较于TC4沉积层，TA15沉积层的组织排布更规整有序，α相呈短粗状，为片状马氏体结构，且组织间天生大量晶界，晶界两侧的组织成长方向与描摹均存在显著差距。图6(e)~(g)为TC4基板的SEM表征了局，其微观组织以等轴结构为主，且组织成长方向与界面呈约45°夹角。该景象可能是激光熔融过程中熔池的扰装响所致。

图7为两种沉积挨次试样的拉伸试验了局，可见两类试样的屈服强杜纂极限抗拉强度相近，而断后伸长率存在显著差距。由图7(c)可知，I型试样的断后伸长率较II型试样逾越约49.13%。

图8为试样拉伸断裂后的SEM表征了局。图8(a)为I型试样拉伸断裂部位的组织描摹，可见断裂处均以网篮组织为主，由此可知该试样的断裂地位位于TC4沉积区。图8(b)为II型试样断裂部位的微观描摹，其断裂处组织为倾斜的等轴组织，注明II型试样的断裂地位处于TC4基板区。从两类试样的缩颈景象也可观察到，I型试样的缩颈效应显著，这也是其断后伸长率更高的原因。上述了局也很好地诠氏缢两种沉积挨次试样拥有相近屈服强杜纂极限抗拉强度的原因：两类试样均在TC4区域产生断裂，TC4区域为该异质钛合金复合伙料的力学幽微区。

表2为图8中测点的EDS分析了局，可见在板材与增材造备的TC4资猜中，α相均以Ti、Al元素为主，β相中的V元素含量则有所升高。增材造作工艺易在资猜中引入孔隙、未熔合等缺点并产生残存应力，易造成部门应力集中并降低资料延展性，因而增材TC4的断后伸长率低于板材TC4。从微观角度来看，增材TC4经急剧凝固后形成了藐幼的α马氏体组织，这也是其硬度较高但塑性较差的原因。

表2 图8当选点的EDS了局(质量分数，%)

3.3 摩擦磨损机能

图9为I型资料界面区域的梯度试样(含高低梯度散布)及对照组的磨损机能测试了局，其摩擦系数演化曲线出现显著的两阶段特点：初始阶段(0~255 s)摩擦系数呈急剧上升趋向，该阶段以黏着磨损为重要机造，阐发为资料表表微凸体接触引发的塑性变形与部门黏着效应；后续进入稳态阶段(255~1800 s)，磨损机造转变为磨粒磨损主导，磨屑的第三体作用与硬质相的犁削效应成为重要的能量耗散大局。值妥贴心的是，界面下0.5 mm区域的试样展示出最优的摩擦学机能，其均匀摩擦系数(μ)为0.324，相较于TA15基体资料(0.423)降低23.4%，但显著高于TC4沉积层(0.303)。该景象或源于I型沉积挨次下界面区域α/β相散布的亚稳态特点与残存应力的累积效应，因而其耐磨机能仍劣于单一成分的增材TC4资料。

图10为II型沉积挨次试样的摩擦系数变动曲线，其摩擦磨损过程同样出现两阶段特点：初始阶段(0~242 s)以黏着磨损为重要机造，后续进入稳态磨损阶段(242~1800 s)，磨损机造转变为磨粒磨损主导。其中理论界面下0.25 mm处的试样阐发出最优的耐磨机能，其稳态摩擦系数为0.277，相较于TC4基板(0.353)、TA15沉积层(0.321)别离降低21.53%、13.71%。此表，理论界面0 mm处的试样也展示出优异的摩擦学机能，摩擦系数低至0.285，优于其余对照组试样。该景象可归因于II型沉积挨次下界面扩散层(厚度约为30 μm)的致密化效应，以及氧偏聚引发的表表硬化行为。对比所有磨损试样的测试了局可见，II型沉积挨次下各试样的摩擦系数整体均处于较低程度，注明该沉积挨次可显著提升界面区域的耐磨机能，而I型沉积挨次下界面区域的耐磨机能则劣于其沉积层资料。

3.4 磨损表表描摹

图11展示了I型资料界面处典型磨损表表的描摹特点，以及磨屑的SEM和EDS分析了局。图11(a)、(b)的SEM图像显示，磨损表表的碎屑易产生堆积并形成粗糙表表，出现出显著的黏着磨损特点。由图11(d)、(e)可见，磨损表表阐发出沟槽状磨损描摹，且伴随有与滑动方向平行的塑性变形。犁沟之间存在平坦光滑的区域，其周边散布着剥落坑。该类剥落坑是磨损球在往复活动过程中剥离资料表表颗粒形成的。此表，摩擦法向应力引发的微切削效应，在光滑的摩擦表表上产生了分散的磨屑。图11(c)、(f)的EDS分析了局批注，磨屑的成分重要为磨损球、钛合金基体及氧化物。上述了局证实，该资料在磨损过程中同时产生了黏着磨损、磨粒磨损与氧化磨损，其中磨粒在滑动过程中对摩擦表表产生切削作用，进而形成沟槽描摹。同时，在磨损表表观测到微观裂纹，该裂纹的产生可能与磨损过程中积累的残存应力有关。变形区微裂纹扩大引发的分层剥落景象。片层状磨屑的堆积及部门资料的碎片化特点批注，该界面区域的磨损过程中存在显著的脆性断裂与第三体磨损的协同作用。

如图12(a)、(b)所示，II型界面典型磨损表表的SEM表征了局显示，其微观磨损描摹与I型界面类似，均出现出显著的磨粒磨损特点。在磨损表表可观察到沿对磨球滑动轨迹定向散布的陆续犁沟，并伴随塑性变形区微裂纹扩大引发的分层剥落景象。图12(c)中磨损表表散布的白色氧化物碎屑的EDS点扫分析了局(表3)显示，其氧元素质量分数达8.54%，较基体提升90.2%，同时该区域富集N(质量分数为6.99%)与Si(质量分数为0.65%)元素，据此揣摩该氧化物为摩擦扰渍导原位天生的Si?N?与SiO?复合氧化物。该结论与图12(d)的面扫描了局(碎屑区域O元素出现显著偏聚)高度吻合，证实了该磨损过程中存在氧化磨损与磨粒磨损的耦合作用机造。

表3 图12(c1)中所选点的EDS了局(质量分数，%)

图13(a)为I型资料磨损区横截面的二维概括描摹，可见其界面过渡区出现出显著的非均匀塑性变形特点。经定量概括分析[图13(b)]可得，TC4沉积层的均匀磨损深杜纂宽度别离为42.716 μm和1173.220 μm，而在理论界面地位，磨损深杜纂宽度则急剧增至112.675 μm和1503.941 μm，较TC4沉积层别离提升163.7%和28.2%，且显著高于TA15基体资料(磨损深度为74.739 μm、宽度为1471.300 μm)。该景象可归因于：I型沉积挨次下界面梯度区的微观结构产生劣化，界面区域α相均匀晶粒尺寸粗化、β相体积分数降低，进而导致Hall-Petch强化效应减弱，这一法规在Li等[21]的有关钻研中也得到了验证。上述了局充分批注，I型沉积挨次下界面区域的耐磨机能显著劣于均质TC4沉积层与TA15基体资料。

图13(c)为II型资料磨损区横截面的二维概括曲线，图13(d)为各试样磨痕深杜纂宽度的定量分析数据。在14组梯度试样中，II-3试样展示出最优的耐磨机能，其均匀磨痕深杜纂宽度别离为32.615 μm和885.664 μm，相较于磨损量最大的II-1试样别离降低55.87%和44.07%，相较于I型界面的I-4试样则别离降低70.05%和41.11%，充分体现出II型沉积挨次在界面强化方面的优势。该景象的成因可综合为：磨损表表原位天生的氧化层，可能有效阻断磨粒的犁削蹊径，进而提升资料的抗磨损能力。

3.5 磨损表表的XPS分析

图14为两种资料磨损表表的XPS能谱图。其中，图14(a)~(c)的Ti 2p能谱显示，I型界面磨损形成的摩擦膜重要化学组分为TiO?与Ti?O?，在465.0 eV(Ti??)、459.4 eV(Ti 2p?/?)和454.3 eV处存在三个特点主峰，且硅的氧化物以SiO?为主。从图14(d)~(f)的能谱可看出，II型界面处摩擦膜的化学组分重要为高能Si 2p、SiO?、Ti 2p?/?及TiO?，其中分歧峰区代表对应特点峰有关氧化物的相对丰度。图14(g)~(i)为两个磨损表表的全谱对比了局，可见两种界面的能谱变动趋向大体一致，但II型界面磨损表表的O、Ti、Si元素含量均高于I型界面。上述了局批注，II型摩擦界面的反映更易天生更多的高能Si 2p类氧化物与Ti 2p?/?类氧化物。另表，在界面过渡层的作用下，Ti??的形成可能受到抑造，进而导致摩擦膜内Ti??的相对丰杜仔所降低。

3.6 磨损表表的硬度分析

图15为I型与II型沉积挨次下界面梯度区域的维氏硬度散布。其中，图15(a)为I型界面的硬度散布，了局显示TC4沉积层硬度为(368.717±13.142)HV，TA15基体硬度为(327.783±8.451)HV，而理论界面处硬度降至(321.133±15.282)HV，整体硬度出现上升-降落-上升的变动趋向。图15(b)为II型界面的硬度散布，TA15沉积层硬度为(392.517±14.354)HV，TC4基体硬度为(309.456±15.509)HV，其界面过渡区[Z=(0±0.25)mm]硬度呈先上升后降落的变动趋向，硬度峰值达(393.067±8.032)HV，较I型界面的最高硬度提升10.43%。II型界面的高硬度个性可有效故障磨粒侵入，使其磨损体积降至2.88×10?? mm?。上述硬度散布的显著差距批注，沉积挨次对异质合金界面结合区域的硬度散布拥有沉要调控作用。

4、会商

本钻研系统探索了I型(TC4/TA15)与II型(TA15/TC4)两种沉积挨次对异质钛合金复合伙料界面结合机能及摩擦磨损个性的影响法规，明确了界面微观结构、相组成与资料力学行为之间的内涵关联机造。下文结合试验了局与现有理论发展具体味商。

I型试样的断后伸长率较II型显著高49.13%，但两类试样的断裂地位均处于TC4区域，批注TC4为该异质钛合金复合伙料的力学幽微区。两种沉积挨次试样均在强度更低的TC4区产生断裂，注明界面结合强度远高于TC4基材自身，这一了局进一步验证了该增材造作工艺在异质合金结合中的技术优越性。该景象可归因于增材造作TC4的急剧凝固个性，其内部天生的藐幼α马氏体与网篮状组织会故障位错活动，同时增材工艺引入的未熔合孔隙与残存拉应力易推进裂纹形核，这与Ghanavati等关于增材造作异质合金脆性断裂的钻研结论相一致。相较而言，II型试样通过TA15沉积层的短丛飕状马氏体与TC4基体的等轴晶结构实现优良结合，且界面过渡区产生晶粒细化，显著加强了界面结合强度，但其断后伸长率仍受限于界面过渡区β相富集所引发的位错塞积效应。

图16为层间形核行为与微观组织演化的示意图。其中，图16(a)显示，在TA15基板上沉积TC4层时，基板为等轴晶组织。激光熔覆沉积过程中的急剧加扰纂急剧冷却会导致熔池内的均匀形核速度显著降低，进而促使TC4沉积层以柱状晶大局成长。在高温熔池环境中，熔池底部未齐全溶解的TA15基材颗粒(富含Ti-V与Ti-Al固溶体)为晶体凝固提供了现成的晶体学基底，成为表延成长的形核起点。高温前提下晶粒的竞争性成长机造主导了后续的晶体成长过程，最终造成粗壮柱状晶粒的持续性成长，使得界面处形成边缘柱状晶与中心等轴晶共存的混合组织状态。同时，TC4沉积层中Al、V原子的引入会引发界面处的元素扩散反映，但由于TA15基材自身已含有较高浓度的Al、Mo和V元素，其微观组织对额表扩散进来的V元素不敏感，TA15基材侧微观组织未产生显著变动，因而TC4/TA15界面处的组织对比度较低。

与之相反，图16(b)为在TC4基板上沉积TA15粉末的层间形核与组织演化示意图。TA15粉末表表散布有Mo、V、Al加强颗粒，熔池底部的Ti-V与Ti-Al固溶体在TA15沉积过程中充任晶体学形核基底。在熔池冷却过程中，α不变元素Al产生偏聚并富集于α相，β不变元素V、Mo与中性元素Zr则向β相荟萃。其中，Zr元素固溶于β相后，可有效抑造冷却过程中β相的分化，幼幅延缓α相的析出过程，进而推进晶粒细化，提升两相界面的结合强度。上述元素偏聚与晶粒细化的协同作用，最终在界面处形成炼含β不变元素且残留少量β相的宽幅致密扩散过渡区，而熔池顶部则形成了增材造作工艺典型的柱状晶组织。

图17为该异质钛合金复合伙料的磨损作用道理示意图。在该磨损模型中，Si?N?对磨球接受摩擦方向的往复载荷时，高部门接触应力会在接触区域形成高温区，且大气环境中的O元素参加了资料表表的磨损反映过程。摩擦表表形成的光滑膜层重要由Al?O?、TiO?和SiO?组成。该表表膜层能有效缓解磨粒在摩擦过程中引发的磨损失效。I型界面处的磨损深杜纂宽度较TC4沉积层别离增长163.7%和28.2%，批注其耐磨机能显著劣化，主题原因蕴含两方面：一是界面区域α相晶粒粗化、β相体积分数降低，Hall-Petch强化效应被减弱，导致资料剪切抗力不及；二是界面区的残存拉应力易与摩擦剪切应力叠加，加快微裂纹的萌生与扩大，这一结论与Zhang等关于梯度资料磨损的应力敏感性钻研了局相一致。II型界面下0.25 mm处展示出最优的摩擦学机能，稳态摩擦系数低至0.277，其作用机理为：该沉积挨次促使界面处形成特点过渡层，过渡区域内α相晶粒细化、晶界数量增多，资料抵抗表部粉碎的能力显著提升；同时，在摩擦热的诱导作用下，接触界面原位天生以TiO?-SiO?为主的复合氧化层。这一过程使磨损主导机造从对磨球与基体直接接触的二体磨损，转变为以氧化层磨屑为界面介质的三体磨损。该转变有效隔离了磨球与基体的直接接触，氧化层通过自身的承载与光滑双沉效应实现了减摩抗磨的作用[24]。上述了局批注，合理设计沉积挨次是提升异质钛合金复合伙料界面磨损靠得住性的关键蹊径。

5、结论

本钻研系统探索了沉积挨次对激光熔融沉积造备TC4-TA15异质钛合金复合伙料界面结合强杜纂摩擦磨损机能的影响法规，重要钻研结论如下：

(1) 异质界面的引入有效提升了TC4基材的拉伸机能，分歧沉积挨次造备的复合伙料力学机能存在显著差距。I型(TC4/TA15)复合伙料的断后伸长率显著高于II型(TA15/TC4)，而II型复合伙料通过Zr、Al、V、Mo元素在界面处的扩散与固溶，形成了宽度约为30 μm的陆续扩散过渡区。该区域可延缓α相析出并实现α相晶粒细化，同时伴随β相富集与晶界数量增长，展示出更高的界面结合强度。I型复合伙料界面区域的硬度最低，仅为321.33 HV，对应其耐磨机能阐发最差。II型复合伙料界面区域的硬度较TC4基体提升21.06%，最优硬度机能与TA15沉积层相当。

(2) II型复合伙料界面区域展示出优异的耐磨机能，其稳态均匀摩擦系数低至0.277，较TC4基板、TA15沉积层别离降低21.53%、13.71%；均匀磨损深杜纂宽度别离为32.615 μm、885.664 μm，较I型复合伙料界面最优样品别离降低70.05%、41.11%。该优异耐磨机能的成因重要为：II型界面形成的晶粒细化过渡层结构可有效抵抗表部磨粒的粉碎作用，同时摩擦扰渍导天生的TiO?-SiO?复合氧化物磨屑可对资料表表形成防护，双沉作用下复合伙料的耐磨机能得到显著改善。

(3) 沉积挨次对TC4-TA15复合伙料的界面微观结构与磨损机能拥有显著调控作用。II型沉积挨次通过细化界面晶粒、形成陆续扩散过渡层及推进界面β相富集，大幅提升了复合伙料的界面硬杜纂耐磨机能，验证了沉积挨次设计在提升异质钛合金复合伙料界面服役靠得住性中的关键作用。

综上，II型沉积挨次(TA15/TC4)造备的复合伙料，在界面结合强杜纂耐磨机能方面均阐发更优。钻研了局为高机能异质钛合金复合伙料的结构设计与造备工艺优化提供了沉要的参考。

参考文件

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（注，原文标题：分歧沉积挨次的TC4-TA15异质界面拉伸磨损机能分析）