[發明專利]一種基于梯度熔覆的鎂基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201911333231.3
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111088485A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 張英喬;靳坤;李志勇;魏守征;郭杰
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種基于梯度熔覆的鎂基復合材料，其特征在于：鎂基復合材料是以鎂合金作為基體，采用激光熔覆技術在鎂合金基體上進行梯度熔覆，首先熔覆Al粉末作為過渡層，繼續熔覆Al-Ti-Ni/C混合粉末作為保護層。

2.根據權利要求1所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料，其特征在于：過渡層材料Al粉末為200目～500目；保護層材料Al粉末為200目～500目、Ti粉末為200目～500目、鎳包碳Ni/C粉末為200目～500目。

3.根據權利要求2所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料，其特征在于：所述的保護層中，各組分的質量百分比分別為：Al含量為60%～90%，Ti含量為7.6%～30.4%，Ni含量為1.4%～5.6%，C含量為1%～4%。

4.根據權利要求1所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料，其特征在于：所述基體材料為AZ91D鎂合金。

5.一種權利要求1~4任一項所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）基體準備：用600目～1000目砂紙打磨鎂合金表面，以除去表面的氧化膜，然后用酒精清洗表面，晾干以備用；

（2）粉末混合：用球磨機將Al、Ti、Ni/C粉末混合均勻，所述的Al、Ti、Ni/C粉末中各組分的質量百分比分別為：Al含量60%～90%，Ti含量7.6%～30.4%，Ni含量1.4%～5.6%，C含量控制在1%～4%；

（3）粘合劑選擇：將水玻璃與蒸餾水以體積比1:1的比例混合均勻作為粘合劑；

（4）梯度涂層制備：首先使用粘合劑將Al粉末以膏狀形式涂覆于基體表面，晾干后，進行激光熔覆處理制備過渡層；然后將混合均勻的Al-Ti-Ni/C粉末用粘合劑涂覆于過渡層表面，晾干后，進行熔覆處理制備保護層，最終在鎂合金表面形成梯度涂層。

6.根據權利要求5所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）混合過程中參數設置：攪拌速度為200～300r/min，攪拌時間為15～30min。

7.根據權利要求5所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（4）中粉末采用預置的方式，所述過渡層Al粉末預置厚度為0.3～0.8mm，所述保護層Al-Ti-Ni/C混合粉末預置厚度為0.3～0.6mm。

8.根據權利要求7所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料的制備方法，其特征在于：所述Al粉末預置厚度為0.3～0.6mm，Al-Ti-Ni/C混合粉末預置厚度為0.3～0.5mm。

9.根據權利要求5所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟（4）中所述的激光器采用Nd：YAG固體激光器，Nd:YAG激光器產生的激光波長為1.06μm。

10.根據權利要求9所述的基于梯度熔覆的鎂基復合材料的制備方法，其特征在于：Nd：YAG固體激光器的參數為：脈寬3～5ms、頻率15～20Hz、光斑直徑1.0～1.5mm、電流120～200A、掃描速速90～150mm/min、搭接率40%～70%，側向同步吹送Ar保護熔池，流量為5~10L/min。