टाइटेनियम मिश्र धातु की लेजर सतह संशोधन प्रौद्योगिकी

लेजर सतह शमन मुख्य रूप से धातु या मिश्र धातु की सतह को विकिरणित करने के लिए एक उच्च-ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग करता है, और उत्पन्न थर्मल प्रभाव सब्सट्रेट की सतह को एक ठोस हीटिंग प्रक्रिया बनाता है जो पिघलने बिंदु से अधिक नहीं होता है। साथ ही, लेजर हीटिंग और सामग्री स्व-शीतलन प्रभाव के साथ संयुक्त मैट्रिक्स सामग्री में आइसोमेरिक परिवर्तन की उपस्थिति का उपयोग करके धातु की सतह पर चरण परिवर्तन को मजबूत किया जाता है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए, 2वीं शताब्दी की शुरुआत से ही देश और विदेश में इस क्षेत्र में अध्ययन होते रहे हैं। दाई ज़ेंडॉन्ग एट अल। सतह स्कैनिंग लेजर शमन के माध्यम से TC11 टाइटेनियम मिश्र धातु की कठोरता में काफी सुधार हुआ, और इसके घर्षण गुणांक को मूल 0.2 ~ 0.3 तक कम किया जा सकता है, और झल्लाहट पहनने के प्रतिरोध को 123 गुना बढ़ा दिया गया, जिससे काफी सुधार हुआ मिश्र धातु की सतह के गुण। TC11 टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह संरचना और गुणों को झांग होंग एट अल द्वारा अनुकूलित किया गया था। नतीजे बताते हैं कि लेजर शमन सतह की संरचना को स्पष्ट रूप से परिष्कृत कर सकता है, और कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में सुधार कर सकता है। झांग क्यूई एट अल।, लेजर स्व-शमन और तेजी से जमने से उपचारित विभिन्न टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अध्ययन के माध्यम से, पुष्टि की गई कि स्व-शमन उपचार न केवल मिश्र धातु की अनाज संरचना को परिष्कृत करता है, बल्कि सतह की रासायनिक संरचना को और अधिक सजातीय बनाता है। , और शमन के बाद पृथक्करण अनुपात को 1.28 की मूल स्थिति से घटाकर 1.04 किया जा सकता है, और शमन परत में कोई छेद, दरार और अन्य दोष नहीं पाए जाते हैं। एक चिकनी और समान मिश्र धातु की सतह प्राप्त की जा सकती है।

लेज़र सतह रीमेल्टिंग, आर्गन वातावरण के संरक्षण के तहत सामग्री की सतह को विकिरणित करके सब्सट्रेट की सतह को तेजी से पिघलाने और ठोस बनाने की एक विधि है, ताकि संरचना को परिष्कृत किया जा सके और सामग्री के प्रदर्शन में सुधार किया जा सके। गुओ चुन एट अल. लेजर बीम द्वारा टीसी4 मिश्र धातु की सतह पर लेजर रीमेल्टिंग उपचार किया गया। सूक्ष्म अवलोकन के बाद, मैट्रिक्स की सतह संरचना को परिष्कृत किया गया, और सतह के गुणों जैसे कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में भी काफी सुधार हुआ। इसके अलावा, कुछ शोधकर्ताओं ने TiNi मिश्र धातु की सतह को फिर से पिघलाने के लिए Nd∶YAG लेजर का उपयोग किया, और क्लैडिंग परत और मैट्रिक्स धातुकर्म संयोजन अच्छा है, एक निरंतर और घनी निष्क्रियता फिल्म बना सकता है, और संक्षारण प्रतिरोध में काफी वृद्धि हुई है। टीए 2 औद्योगिक शुद्ध टाइटेनियम के लेजर सतह रीमेल्टिंग उपचार द्वारा, दाई जिंगजी का मानना ​​है कि सतह पहनने के प्रतिरोध में सुधार जाली विरूपण, ठीक क्रिस्टल को मजबूत करने और पिघलने की प्रक्रिया के कारण अव्यवस्था को मजबूत करने के कारण होता है। हालाँकि, सतह को फिर से पिघलाने से सभी टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्रियों के प्रदर्शन में सुधार नहीं होता है, और इसका प्रदर्शन खराब होना भी संभव है। परिणाम बताते हैं कि TA15 टाइटेनियम मिश्र धातु की लेजर सतह के पिघलने से बने दाने असामान्य रूप से मोटे हो जाते हैं।

लेजर सतह की मरम्मत को लेजर बनाने वाली मरम्मत तकनीक की एक शाखा के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, और यह लेजर बनाने वाली तकनीक और लेजर क्लैडिंग तकनीक का एक संश्लेषण भी है, जो धातु भागों की मरम्मत के क्षेत्र में एक और अनुप्रयोग और विकास है। लेजर सतह मरम्मत तकनीक का उपयोग करके टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के सतह दोषों को समाप्त किया जा सकता है। टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह पर दरारें लेजर मरम्मत द्वारा ठीक की जा सकती हैं। लेजर मरम्मत के बाद, संशोधित क्षेत्र के आसपास मैट्रिक्स का कठोरता मूल्य बढ़ जाता है, और संशोधित क्षेत्र और गर्मी प्रभावित क्षेत्र के बीच कठोरता वक्र अपेक्षाकृत सपाट होता है।

लेजर सतह मिश्र धातु एक ऐसी विधि है जो सतह मिश्र धातु प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने के लिए सामग्री की सतह को तेजी से गर्म करने और पिघलाने के लिए उच्च-ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग करती है, ताकि मिश्र धातु की सतह गुणों में सुधार किया जा सके, जिसे सतह गैस मिश्र धातु में विभाजित किया जा सकता है और सतह पाउडर मिश्रधातु.

गैस मिश्रधातु द्वारा प्रक्षेपित गैस मुख्य रूप से N2 या उसका मिश्रण है, जिसे लेजर गैस नाइट्राइडिंग के रूप में भी जाना जाता है। यह एक नाइट्रोजन वातावरण में है, नाइट्रोजन परमाणुओं को सक्रिय करने के लिए उच्च ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग, सामग्री की सतह को पिघलाने के लिए उच्च तापमान क्रिया, सक्रिय एन परमाणु और धातु पिघला हुआ पूल टीआई मिश्र धातु प्रतिक्रिया का तरल चरण, एक कठोर बनाता है चरण TiN.

लेजर सतह क्लैडिंग को सतह संशोधन तकनीक के रूप में भी वर्गीकृत किया जा सकता है, यह लेजर सतह की मरम्मत का आधार है। यह क्लैडिंग सामग्री और सब्सट्रेट सतह को एक साथ पिघलाने वाली तकनीक को जोड़ने के लिए उच्च ऊर्जा घनत्व लेजर बीम का उपयोग है, आधार सतह पर क्लैडिंग सामग्री और क्लैडिंग परत के सब्सट्रेट अच्छे धातुकर्म संयोजन को बनाने के लिए।

लेज़र क्लैडिंग की प्रक्रिया लेज़र मिश्रधातु के साथ होती है, लेकिन साधारण लेज़र मिश्रधातु की तुलना में, क्लैडिंग परत सामग्री मैट्रिक्स से मिश्रधातु प्रतिक्रिया के साथ पूरी तरह से मिश्रित नहीं होती है, जो क्लैडिंग सामग्री के विशेष गुणों को बेहतर ढंग से प्रतिबिंबित कर सकती है। वर्तमान में, सी, बी, एन, सी और नी सहित टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लेजर क्लैडिंग के लिए कई सामग्री प्रणालियों का उपयोग किया जाता है। क्लैडिंग परत की संरचना और गुणों के अनुसार, तैयार कोटिंग्स को पहनने के लिए प्रतिरोधी कोटिंग्स, उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोधी कोटिंग्स, जैविक कोटिंग्स और थर्मल बैरियर कोटिंग्स में विभाजित किया जा सकता है।

5.1 पहनने के लिए प्रतिरोधी कोटिंग

टाइटेनियम मिश्र धातु का पहनने का प्रतिरोध अन्य गुणों की तुलना में खराब है, इसलिए लेजर सतह संशोधन मैट्रिक्स के पहनने के प्रतिरोध में सुधार पर अधिक ध्यान केंद्रित करता है। सामान्य तौर पर, पहनने के लिए प्रतिरोधी कोटिंग में कठोर चरण की मात्रा जितनी अधिक होगी, कठोरता उतनी ही अधिक होगी और पहनने का प्रतिरोध उतना ही बेहतर होगा। ऐसी कई क्लैडिंग सामग्रियां हैं जो टाइटेनियम मिश्र धातुओं के पहनने के प्रतिरोध में सुधार कर सकती हैं, जिनमें B, C, Ni, Si, B4C, Cr2C3, TiC, BN, SiC, TiB, TiB2 और Al2O3 शामिल हैं।

5.2 एंटीऑक्सीडेंट कोटिंग

इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए संरचनात्मक हिस्से अक्सर उच्च तापमान स्थितियों के तहत दीर्घकालिक सेवा में होते हैं। उच्च तापमान वाले कामकाजी वातावरण और मैट्रिक्स में ओ, एस, एन और अन्य तत्वों के बीच रासायनिक या इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया को कम करने या उससे बचने के लिए, मैट्रिक्स को बचाने के लिए आमतौर पर सतह पर एक घनी उच्च तापमान सुरक्षात्मक परत का निर्माण किया जाता है। नष्ट किया हुआ।

5.3 थर्मल बैरियर कोटिंग

एयरोस्पेस, गैस टरबाइन इंजन और अन्य वातावरणों में ऑपरेटिंग तापमान सुपरअलॉय सामग्री के सीमा तापमान तक पहुंच गया है। मिश्र धातु सामग्री की थर्मल बैरियर कोटिंग सिरेमिक सामग्री के थर्मल इन्सुलेशन की भूमिका निभाने के लिए सिरेमिक सामग्री के उच्च तापमान प्रतिरोध के फायदे के साथ धातु सामग्री के प्रदर्शन को जोड़ती है ताकि हिस्से उच्च तापमान की स्थिति में सामान्य रूप से काम कर सकें।

5.4 जैविक कोटिंग्स

लेजर क्लैडिंग तकनीक द्वारा टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह पर एक बायोएक्टिव कोटिंग जमा की जाती है, जिससे टाइटेनियम मिश्र धातु प्रत्यारोपण बेहतर जैव अनुकूलता दिखाता है।

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