[發(fā)明專(zhuān)利]激光熔覆制備Fe3

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711244757.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107988595B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙琳;田志凌;韓偉;李長(zhǎng)海;馬成勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類(lèi)號(hào): C23C24/10
• 分類(lèi)號(hào): C23C24/10
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種激光熔覆制備Fe₃Al/Cr₃C₂復(fù)合涂層的方法，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。該方法步驟為：對(duì)鋼鐵材料的表面進(jìn)行預(yù)處理，以去除附著在鋼鐵材料的表面的油污和雜質(zhì)；將Cr₃C₂粉末添加到Fe₃Al粉末中并混勻，得到Fe₃Al與Cr₃C₂的混合物，其中，所述混合物中Cr₃C₂的含量為5wt％～40wt％；利用激光熔覆技術(shù)將混合物熔覆在鋼鐵材料的表面，以使混合物在鋼鐵材料的表面形成Fe₃Al/Cr₃C₂復(fù)合涂層。優(yōu)點(diǎn)在于，獲得的Fe₃Al/Cr₃C₂復(fù)合涂層組織結(jié)構(gòu)致密，具有顯著的耐磨性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種激光熔覆制備 Fe₃Al/Cr₃C₂復(fù)合涂層的方法，。

背景技術(shù)

重載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)向著高機(jī)械負(fù)荷、高熱負(fù)荷和低排放的方向發(fā)展，直噴、增壓等技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用，造成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部熱動(dòng)力機(jī)械及高溫傳動(dòng)摩擦部件的工作環(huán)境越來(lái)越惡劣，曲軸、排氣閥、活塞等關(guān)鍵零部件因腐蝕、過(guò)度磨損、燒損而失效，嚴(yán)重影響了零部件的使用壽命和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定性，每年柴油發(fā)動(dòng)機(jī)因零部件失效引起的損失巨大。根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件運(yùn)行情況和失效機(jī)理研究表明，大部分的失效發(fā)生在零部件表面，因而防治失效的有效途徑是在新產(chǎn)品制造時(shí)進(jìn)行表面處理或?qū)δp的零部件進(jìn)行表面修復(fù)，應(yīng)用合適的表面改性技術(shù)提高零部件的使用壽命。

金屬間化合物是由兩種(或以上)金屬(或金屬與非金屬)形成的一類(lèi)材料，在臨界有序溫度以下具備長(zhǎng)程有序的晶體結(jié)構(gòu)。金屬間化合物由于其原子的長(zhǎng)程有序排列和原子間金屬鍵與共價(jià)鍵的共存性，使其兼顧金屬和陶瓷的性能特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的金屬和合金相比較，金屬間化合物擁有許多獨(dú)特的性能：一方面它具有陶瓷所具備的高熔點(diǎn)、良好的高溫強(qiáng)度；另一方面它具有金屬材料所具備的良好熱傳導(dǎo)性、電導(dǎo)性及承受塑性變形的能力；同時(shí)，其長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)使其具備原子間結(jié)合力強(qiáng)、變形硬化能力好、具有“溫度‐強(qiáng)度反常特性”等特性。因此金屬間化合物具備高溫耐磨材料所期望的優(yōu)良性能，成為高溫摩擦磨損材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

在發(fā)明專(zhuān)利ZL201410822105.5中，鋼鐵研究總院利用激光熔覆技術(shù)制備了Ni₃Al/Cr₃C₂復(fù)合涂層，這種金屬間化合物基復(fù)合涂層材料具有顯著的耐磨性能。然而，盡管激光熔覆制備的Ni₃Al/Cr₃C₂復(fù)合材料已取得了不少研究成果，并且已在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件已有初步的應(yīng)用，但仍存在一些問(wèn)題，例如：對(duì)于重載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，Ni₃Al基復(fù)合材料成本較高；Ni₃Al基復(fù)合材料加工(熔煉)難度大；制備過(guò)程易生成脆性NiAl 相，等等。這些問(wèn)題在一定程度上限制了Ni₃Al基復(fù)合材料在重載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用。

Fe‐Al系金屬間化合物由于是以鐵和鋁這兩個(gè)基本工業(yè)元素作為主要的原料，和其他的高溫合金相比更具有成本上的優(yōu)勢(shì)。這類(lèi)材料還具備比重小、彈性模量高、抗氧化、耐熱腐蝕等一系列性能特征，對(duì)于在使用條件苛刻的環(huán)境中運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，將是一種理想的結(jié)構(gòu)材料，因此它在高溫耐磨領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿?。Fe₃Al具有與Ni₃Al相似的結(jié)構(gòu)，并且在600℃以下，F(xiàn)e₃Al也具有金屬間化合物的共性，即強(qiáng)度不會(huì)隨溫度的升高而降低。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，如果Fe₃Al及其復(fù)合材料能夠獲得與Ni₃Al相當(dāng)或略低的性能，其比Ni₃Al應(yīng)用前景可能會(huì)更為廣泛。

發(fā)明內(nèi)容