[發(fā)明專利]一種激光熔覆成形改善鎂合金焊接接頭的粉料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810979140.6
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN108842151B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉洪濤;劉寶新;張昌明;劉將;周吉學(xué);林濤;劉玉;李濤;趙靜蕊;吳建華;劉運騰;張琳琳
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院新材料研究所;兗礦東華重工有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/03;C22C32/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明涉及一種激光熔覆成形改善鎂合金焊接接頭的粉料，屬于材料加工中的焊接工藝技術(shù)領(lǐng)域。開發(fā)出一種包含WC、TiC、B₄C、Al₂O₃、TiO₂、TiN陶瓷粉料和金屬Ni的混合熔覆粉料，其中粉料各組份的質(zhì)量百分比為：WC：0.001～4.5％，TiC：0.7～2.1％，B₄C：1.5～3.2％，Al₂O₃：4.2～6.7％，TiO₂：5.4～7.8％，TiN：6.3％～8.4％，Ni為余量。激光熔覆粉料粒徑為50～200μm。采用激光熔覆技術(shù)在鎂合金焊接接頭表面形成一層性能良好的含納米相熔覆層，該熔覆層可有效提高鎂合金焊接接頭的機械性能和耐磨性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鎂合金焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光熔覆成形改善鎂合金焊接接頭的粉料。

背景技術(shù)

能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)今世界的突出問題，減輕自身重量成為汽車、航空航天等領(lǐng)域減少環(huán)境污染和節(jié)約能源的有效方法。據(jù)統(tǒng)計汽車質(zhì)量每降低100千克，油耗就可減少0.7升。在航空航天器中，結(jié)構(gòu)件重量的降低帶來燃油費用的減少，則是汽車工業(yè)的100倍。高的比強度高、比剛度以及優(yōu)異的電磁屏蔽性能抗輻射能力強，使得鎂合金在航空、航天、電子、汽車和國防軍事等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，被譽為21世紀的綠色工程材料。在汽車領(lǐng)域，鎂合金除可用作儀表盤基座、座位框架、方向盤軸、變速箱外殼等外，還被考慮用于發(fā)動機、汽車底盤等關(guān)鍵部位，在汽車領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

焊接技術(shù)是擴大鎂合金應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而由于鎂合金獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致鎂合金焊接難度較大，焊接過程易出現(xiàn)焊縫晶粒粗大、焊后殘余應(yīng)力較大、焊縫容易下塌等問題，焊接接頭力學(xué)性能較差，嚴重制約了鎂合金的工程應(yīng)用。

激光熔覆技術(shù)是二十世紀九十年代末出現(xiàn)的一項新興技術(shù)，它是用高能量密度的激光束將不同成份的粉料與基體表面快速熔化，從而在基材表面形成一層與基材具有完全不同成份和性能的表面防護層。激光熔覆由于加熱速度快、熔覆層的組織均勻致密，微觀缺陷較少，性能優(yōu)異。此外，激光熔覆對基材熱影響小，不容易引起基材畸變，還具有綠色環(huán)保等優(yōu)勢。

陶瓷粉末材料具有高硬度、高強度及較好的耐磨耐蝕性能，可作為增強粒子。目前國內(nèi)外通過激光熔覆技術(shù)將陶瓷粉末作為增強相進行基材增強的研究還主要集中在鋼材領(lǐng)域。將各種高硬度的陶瓷顆粒與金屬粉料混合組成金屬陶瓷復(fù)合粉料則不僅能體現(xiàn)陶瓷粉末的高硬、高強特性，還能有效減少脆裂，提高熔覆層與基材的結(jié)合力，是一種改善基材物理性能的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對鎂合金焊接接頭存在的共性問題，引入了激光熔覆技術(shù)對鎂合金焊接接頭進行表面改性，并基于鎂合金獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，在大量實驗的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了一種新型的激光熔覆金屬-陶瓷混合粉料，通過在焊縫表面熔覆生成一種表面納米相改性層，大幅改善了焊接接頭的力學(xué)性能和耐磨性能。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種激光熔覆成形改善鎂合金焊接接頭的金屬-陶瓷粉料，由如下重量百分數(shù)的原料組成：WC：0.001～4.5％，TiC：0.7～2.1％，B₄C：1.5～3.2％，Al₂O₃：4.2～6.7％，TiO₂：5.4～7.8％，TiN：6.3％～8.4％，Ni為余量。

在一些實施例中，由如下重量百分數(shù)的原料組成：WC：0.001～2.5％，TiC：0.7～1.4％，B₄C：1.5～2.4％，Al₂O₃：4.2～5.5％，TiO₂：5.4～6.6％，TiN：6.3％～7.5％，Ni為余量。