[發(fā)明專利]一種寬帶激光制備雙相陶瓷顆粒強化Ni基熔覆層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811566562.7
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109355657B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 馬群雙;尹孝輝;孟威;胡磊;李華東
• 申請（專利權）人: 安徽工業(yè)大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/05;C22C30/00;C22C32/00
• 代理公司: 合肥順超知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 徐文恭

本發(fā)明涉及表面工程技術領域，具體涉及一種寬帶激光制備雙相陶瓷顆粒強化Ni基熔覆層的方法，本發(fā)明采用寬帶激光在Q460低合金鋼表面進行熔覆，激光功率2.0～4.0kW，激光掃描速度0.09～0.6m/min，熔覆過程氬氣保護。以Ni?Cr?Si?B系自熔性合金粉末為基礎粉末，添加WC、Ti、Cr和Y₂O₃進行合金化改性。添加Ti元素，通過原位反應生成網(wǎng)狀TiC陶瓷顆粒起到均勻化的作用。添加的WC顆粒原位溶解提供C源，原位生成塊狀的(Cr,W)₅B₃陶瓷顆粒起到提高硬度和耐磨性的作用。獲得的熔覆層成形性良好，無裂紋缺陷。顯微組織為均勻分布的塊狀(Cr,W)₅B₃陶瓷顆粒和網(wǎng)狀TiC顆粒，改善了寬帶激光制備鎳基熔覆層的均勻性，進一步提高其性能。

技術領域

本發(fā)明涉及表面工程技術領域，具體涉及一種寬帶激光制備雙相陶瓷顆粒強化Ni基熔覆層的方法。

背景技術

激光熔覆技術是一種重要的表面改性方法，利用高能激光束做熱源將粉末狀或絲狀材料熔化并使基體微熔，冷卻后可以形成具有高硬度、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)異性能的熔覆層。利用激光熔覆技術強化普通碳鋼、低合金鋼等材料的表面性能可以大大延長零部件的使用壽命，具有顯著的成本優(yōu)勢，也符合綠色制造的要求。在傳統(tǒng)激光熔覆中，采用圓束激光制備大面積熔覆層時需要通過不斷搭接的方式擴展熔覆面積，因此單道熔覆寬度和熔覆速度是決定熔覆效率的兩個關鍵參數(shù)。將圓束激光調制為寬帶激光應用于激光熔覆可大大增加單道熔覆寬度，是一種提高熔覆效率簡單有效的方法。近年來，隨著大功率半導體激光器的工業(yè)應用和光束調制技術的進步，具有高熔覆效率、低熔覆層稀釋率的寬帶激光在激光熔覆中的應用逐漸增多。利用光學器件將圓束激光調制為不同長寬比的寬帶激光可以顯著增大單道熔覆層的寬度，從而提高大面積熔覆的效率，并且熔覆層的稀釋率也得到較好控制。

在激光熔覆應用的材料中，以Ni基、Co基金屬粉末為基礎材料添加TiC、B₄C、WC等陶瓷粉末組成復合熔覆層可以進一步提高熔覆層的性能。在熔覆層中硬度低，塑性好的金屬相為粘接相，高硬度、高模量的陶瓷顆粒為強化相。采用傳統(tǒng)工藝制備添加WC陶瓷相的鎳基復合熔覆層時，希望通過合適的激光熔覆工藝參數(shù)抑制WC顆粒的溶解，使外加的WC顆粒保持完整以大幅提高熔覆層性能。如專利CN201310265070提出了一種熱軋棒材裙板輥道激光熔覆制備WC硬質合涂層工藝方法。采用該方法制備的復合熔覆層中WC強化相添加比例達到50％，以盡可能提高熔覆層硬度。但采用寬帶激光熔覆時熔池對流緩慢，由于WC陶瓷顆粒密度大于鎳基液相，在重力作用下容易導致添加的WC陶瓷顆粒在熔覆層底部沉積，造成熔覆層組織和性能不均勻，削弱其使用性能。因此如何促進寬帶激光制備鎳基/WC復合熔覆層時陶瓷相均勻化，并同時提高復合熔覆層的硬度和耐磨性成為亟待解決的問題。

發(fā)明內容

(一)解決的技術問題

本發(fā)明針對上述存在的問題，提供了一種寬帶激光制備雙相陶瓷顆粒強化Ni基熔覆層的方法。

(二)技術方案

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

一種寬帶激光制備雙相陶瓷顆粒強化Ni基熔覆層的方法，包括以下步驟：

(1)以Ni-Cr-Si-B系自熔性合金粉末為基礎粉末，添加WC、Ti、Cr粉和Y₂O₃得到復合粉末，再將復合粉末利用機械混粉器均勻混合后待用；

(2)粉末預制：采用Q460低合金鋼作為基材并進行切割，然后對其表面進行打磨清理以去除銹跡和油污，采用酒精在超聲波清洗機中清洗后吹干表面待用，再將步驟(1)中混合后的復合粉末與水玻璃調制成糊狀預制在Q460鋼表面，在烘干機中烘干以去除水分；