摘  要：采用激光两步法（激光熔覆+激光热处理）在TC4基体上制备了高含量的Ti₂AlC MAX相涂层，不同于大多数研究所制备Ti₂AlC MAX复合涂层所采用的单元素粉末体系，本文采用的二元粉末体系缓解了低熔点粉末的烧损现象，减少了熔覆过程中中间产物的生成，为后续的激光后处理工艺提供了良好的组织基础。此外，由于激光熔覆的快速熔化-凝固创造了一个非平衡条件，这会促进Ti₂AlC MAX相在激光热处理过程中的形核-生长。通过对不同激光功率及扫描速度的激光热处理涂层显微组织及物相进行分析，探究了复合涂层中Ti₂AlC MAX相的原位合成机理。结果表明：Al原子在激光熔覆涂层中的扩散导致形成以TiC为核、Ti₂AlC为壳的核壳结构。在激光热处理过程，涂层中C和Al原子的扩散加剧，在扩散的影响下发生固溶反应，产生短杆状及块状两种MAX相结构。短杆状的MAX相由涂层基体直接析出，而块状的MAX相组织则是由于原子扩散以插层反应形成。通过Rietveld结构精修确定不同激光工艺参数下各物相质量百分含量，熔覆涂层在激光功率为1.2 kW，扫描速度为1 mm/s条件下进行激光热处理后，所得涂层中Ti₂AlC MAX相含量为试验环境下的最高含量，达到82.93 wt%，相较于激光熔覆涂层中Ti₂AlC MAX的含量提高了9.03倍。激光热处理后涂层中增强相分布也变得更加致密，均匀，同时涂层的显微硬度分布也更加均匀，在激光功率为1.2kW时，可以获得最均匀的显微硬度分布，平均显微硬度值为467.5HV。除此之外，本文另研究了TC4、激光熔覆及激光热处理后的试样在大气，去离子水及海水环境中的摩擦学性能，发现激光热处理涂层在大气环境中磨损时有最低的磨损率，而激光熔覆涂层在海水及去离子水中磨损时，表面会形成以氧化层为主的保护膜从而降低其磨损率，通过激光两步法表面改性技术有效的改善了TC4的耐磨性能。本文提出的激光两步法能够获得高含量的MAX相涂层，激光两步法是显著提高涂层中Ti₂AlC MAX相含量的一种成功新策略，为高效制备MAX相涂层及其结构提供了新途径，并且通过激光两步法技术能够为制备结构-功能于一体的MAX相结构零部件提供了极佳的应用前景。
 

激光两步法；Ti2AlC复合涂层；合成机理；扩散；摩擦磨损