采用激光粉末床熔化（LPBF）工艺制备TiB₂质量分数为7%的原位自生7050铝基复合材料，研究了沉积态及热处理（在475 ℃的条件下固溶处理1 h后，再在120 ℃的条件下时效处理12 h）后TiB₂/7050复合材料的微观组织和室温拉伸性能的变化。结果表明：纳米量级尺寸TiB₂颗粒的加入能显著抑制LPBF成形7050铝合金裂纹的产生，且采用LPBF工艺制备的TiB₂/7050复合材料表现出较好的成形性。在激光功率为240 W、扫描速度为450 mm/s及扫描间距为75 μm的工艺参数组合下，沉积态TiB₂/7050复合材料的最大抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为（282±4）MPa、（246±4）MPa和（2.5±0.2）%；热处理后，TiB₂/7050复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到（346±5）MPa、（289±5）MPa和（4±0.2）%。此结果接近现有文献报道的第二相颗粒增强7050铝合金的力学性能，并进一步降低了粉末制备成本。采用LPBF工艺制备的TiB₂/7050复合材料的主要强化机制是析出相强化、位错强化、晶界强化及TiB₂和第二相颗粒带来的Orowan强化，热处理后获得较好的综合室温拉伸性能。

以球磨TiB2和Ti-6Al-4V混合粉末为原料,采用选区激光熔化(SLM)技术制备了增强相为TiB的钛基复合材料,分析了B元素含量对SLM成形钛基复合材料显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:在SLM过程中,TiB2与Ti元素发生反应生成针状TiB增强相,B元素含量较高的试样中出现了针状增强相聚集的现象;由于B元素的存在,钛基复合材料中的α相明显细化;相比于传统的Ti-6Al-4V合金,TiB/Ti-6Al-4V复合材料的显微硬度、抗拉强度以及屈服强度均有明显改善。钛基复合材料优异的力学性能归因于TiB增强相的硬化、强化效应以及基体的晶粒细化。当B元素的质量分数为0.5%时,α片层的平均尺寸为0.49 μm,钛基复合材料的抗拉强度和屈服强度相比于Ti-6Al-4V分别提高了25.7%和30.8%,抗拉强度为1396.4 MPa,屈服强度为1322.2 MPa。

在Ti和h-BN粉末中添加不同含量的CeO2作为原料, 采用激光熔覆技术在Ti3Al2V表面原位合成TiB/TiN复合陶瓷强化涂层。通过测试分别研究了不同含量的CeO2对熔覆层的强化相微观组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明, 熔覆层原位合成了TiB和TiN强化相; 通过添加适量的CeO2, 熔覆层中的强化相变得更加细小, 组织分布更加均匀, 硬度和摩擦磨损性能得到提高。CeO2加入量的质量分数为2%时, 熔覆层的表层硬度可达1400 HV, 耐磨损性能最佳。

以Ti和h-BN 为原料，在不同配比(Ti与BN 物质的量比分别为16∶1, 8∶1, 4∶1)的情况下，采用激光熔覆的方法在Ti-3Al-2V 的表面原位合成TiB/TiN 复合强化涂层，利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和透射电子显微镜(TEM)分析涂层显微组织结构，采用硬度和摩擦实验检测涂层物理性能。检测结果表明：1) B 元素的含量对涂层显微结构和分布状态有重要影响；2) 当熔池中B 元素满足形成TiB 的浓度时发生形核与生长，TiB 优先沿着TiN 晶粒晶界处形核和生长；3) 随着BN 含量的增加，熔覆层的显微硬度与耐摩擦性能增加，最大的硬度达到基体的5倍，单位时间内熔覆层的摩擦损失量不到基体磨损量的一半。

采用Ti+TiB2P、粗TiB2P与细TiB2P分别作为预置层，运用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面原位合成TiB短纤维增强钛基复合涂层，并通过X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)分析TiB短纤维的体积分数与长径比。结果表明，涂层主要由TiB短纤维和TiB2P组成。当采用Ti+TiB2P作为预置层时，涂层中TiB短纤维的长径比随着Ti含量的增加而减小；当采用粗TiB2P作为预置层时，涂层中较难形成较大体积分数的TiB短纤维；当采用细TiB2P作为预置层时，涂层中可同时形成较高体积分数与较大长径比的TiB短纤维。结合涂层中TiB短纤维的变化规律，探讨了形成机理。

采用在Ti-6Al-4V基体表面预置Ti-6Al-4V和硼、碳粉末按比例的混合粉,通过激光束扫描原位制备以钛的硼化物及碳化物为陶瓷相增强颗粒的钛基复合涂层。研究了单道及多道搭接激光工艺参数,包括脉冲频率、脉冲宽度、激光功率、激光扫描速率、预涂层厚度等对复合涂层显微组织及性能的影响。对熔覆样品横截面采用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)及显微硬度计等进行分析。优化的单道扫描工艺参数为:脉宽3.0 ms,脉冲频率15 Hz,激光线能量约11 J/mm。在此参数下进行多道激光搭接扫描,在Ti-6Al-4V基材上原位生成含有硼化钛及碳化钛硬质增强相及粘接相Ti-6Al-4V的钛基复合涂层,其复合增强相尺寸细小,在涂层中总体上分布均匀;形成的钛基复合涂层没有裂纹与气孔,与基体结合良好,多道扫描样品的显微硬度最高达800 HV,是基材硬度的2倍。优化参数下多道搭接样品的磨损量不到基体磨损量的21%。

为了研究TiB₂陶瓷颗粒对激光熔覆Co基合金层的组织及滑动磨损性能的影响，采用5kW CO₂连续式激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金层和TiB₂／Co金属陶瓷复合涂层。结果表明，TiB₂／Co金属陶瓷复合涂层主要由γ－Co，Cr₂₃C₆，TiB₂，TiC，Co₃Ti等物相组成；Co基合金涂层的典型显微组织主要由发达的树枝晶+枝晶亚共晶组织组成，TiB₂／Co复合涂层的显微组织主要由“梅花状”枝晶+细小共晶组织组成；TiB₂／Co金属陶瓷复合涂层的显微硬度及室温滑动磨损性能明显优于Co基合金涂层。这些结果对激光熔覆金属陶瓷复合涂层相关领域的研究是有帮助的。

激光技术; 激光熔覆; 复合涂层; 微观组织; 机制