[發明專利]一種自潤滑功能抗高溫磨蝕硬面材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010618396.1
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111705289B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張立;陳述;吳厚平
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/129;C22C29/02;B23K35/24;B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

1.一種自潤滑功能抗高溫磨蝕硬面材料，其特征在于：所述硬面材料采用合金粉末為原料，通過熱噴涂或堆焊工藝沉積在需要強化的基體材料表面，形成功能型硬面材料，使基體表面同時具有自潤滑功能以及抗高溫氧化和抗高溫磨蝕功能；所述合金粉末中包含硬質相和稀土相兩種基礎物相；所述自潤滑功能和抗高溫氧化功能通過稀土氧硫化物實現；所述抗高溫磨蝕通過稀土氧硫化物和硬質相協同作用實現；所述稀土氧硫化物的熔點大于1900℃，具有與石墨類似的層狀結構和自潤滑功能；所述硬質相是指過渡族金屬碳化物；所述合金粉末通過多元粉末燒結形成合金，除含硬質相和稀土相外，通常含粘結相；所述粘結相包括Co基合金和/或Ni基合金；所述Co基合金是指合金組元粉末混合料在燒結過程中，硬質相組元在Co或CoCr合金中固溶形成的合金；所述Ni基合金是指合金組元粉末混合料在燒結過程中，硬質相組元在Ni或NiCr合金中固溶形成的合金；所述CoCr合金或NiCr合金中Cr的質量分數為15~30%；所述合金粉末中稀土的質量分數為1~5%，以氧化物形式添加；所述稀土的質量分數是指稀土氧化物的質量分數；所述稀土氧硫化物及其表面膜可在合金粉末燒結過程中、熱噴涂或堆焊過程中以及在硬面材料服役過程中，通過稀土氧化物與高反應活性的S原位反應或稀土與高反應活性的S、O原位反應以及外部環境對物相生長的影響而形成；所述高反應活性的S有兩種來源，一種來源于合金粉末，一種來源于高溫服役工況；當高溫服役工況不能提供高反應活性的S時，在合金組元粉末混合料制備過程中添加S，以保證所述硬面材料對服役工況的廣泛適應性；所述S的高反應活性是指在合金粉末燒結過程中，或在熱噴涂或堆焊伴隨的高溫和高沖擊能作用下，或在高溫摩擦服役工況條件下，S具有與稀土氧化物或與稀土和O迅速進行化學反應形成稀土氧硫化物的能力；

所述稀土是指常用稀土，包括La、Ce、Y，稀土組元聯合添加；以氧化物計，聯合添加的稀土在合金粉末原料中的質量分數為1~5%；所述稀土氧硫化物中同時含多種稀土元素；所述過渡族金屬碳化物為WC或Cr₃C₂或WC+Cr₃C₂或(V_0.2Nb_0.2Mo_0.2Ta_0.2W_0.2)C或(Hf_0.2Nb_0.2Ta_0.2Ti_0.2Zr_0.2)C；且碳化物具有硬度大于最硬的鋼材的高硬度特征；所述在合金組元粉末混合料制備過程中添加S是指以WS₂形式添加；所述WS₂在合金粉末中的質量分數為0.5~3%。