[發明專利]一種復合鋼板及基于超聲震蕩輔助激光熔覆后選擇誘導形核制備復合鋼板的方法

有效

• 申請號: 202110441502.8
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113151822B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 車鵬程;賀懷志;代海燕;周競超;任志遠;蔡納新;孫永立
• 申請（專利權）人: 哈電發電設備國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C19/03;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 姜俊婕

本發明涉及一種復合鋼板及基于超聲震蕩輔助激光熔覆后選擇誘導形核制備復合鋼板的方法，屬于復合鋼板制備技術領域。為解決現有復合鋼板容易出現交界處界面脫開、失效的問題，本發明提供了一種基于超聲震蕩輔助激光熔覆后選擇誘導形核制備復合鋼板的方法，以鐵素體不銹鋼為基材并對其表面進行激光熔覆，在超聲振蕩條件下向熔池區域添加誘導形核劑，控制表層熔池區域過冷度為?85℃，然后使表層熔池區域在誘導形核劑作用下形核并生成奧氏體相，表層熔池凝固后獲得以鐵素體不銹鋼為基層、含有奧氏體相的不銹鋼為覆層的復合鋼板。本發明通過選擇誘導形核改進基材表層奧氏體相的占比，屬于本體改性，避免了復合鋼板連接處的開脫問題和失效風險。

技術領域

本發明屬于復合鋼板制備技術領域，尤其涉及一種復合鋼板及基于超聲震蕩輔助激光熔覆后選擇誘導形核制備復合鋼板的方法。

背景技術

復合鋼板是指兩種以上鋼材復合而成的鋼板，因同時具有不同鋼種的特性而具有廣泛的應用前景。常規復合鋼板的制造方法為爆炸焊接或金屬熔覆等方式，爆炸焊接容易使基材受損，且爆炸過程存在一定的危險因素和污染。常規復合鋼板的制造方法在復合過程中容易因交界處過熱而產生M₂₃C₆脆化相，導致復合界面復合不緊密；基材產生過熱現象還容易使融合線處基材晶粒粗大、組織老化、強度和韌性降低；因覆材和基材存在成分差異，導致覆材與基材因金屬融合性不好而存在覆層脫落的風險；由于覆材和基材兩側熱脹系數差異大，又無明顯融合過渡區域，導致其易在高溫使用環境下失效，這些因素都容易導致復合鋼板交界處界面出現脫開的問題。

常規復合方式除存在上述缺陷外，其質量還受到基材鋼板表面加工粗糙度、復合過程熔敷和爆炸過程熱輸入大小和冷卻過程的諸多因素影響，導致復合交界處易產生失效問題，限制了復合鋼板性能的進一步提升。

近些年大面積激光熔覆方式引入復合鋼板制造領域，激光熔覆屬于表面增材制造范疇，雖然能夠實現鋼板表面材質的轉變，但仍屬于異種鋼連接過程。激光熔覆常規的誘導形核劑Pt和Pd均為貴金屬，成本高；因元素穩定性較好，不易增加周圍液相區的形核動力；另外其潤濕性較差，與待形核鐵素體基體晶格結構差異過大，不易形核。同時誘導形核劑的添加過程為納米級粉末注入熔池，不能夠保證熔池中添加形核劑后彌散的均勻性，如形核不均勻，容易在冷卻過程中出現孔洞和開裂，導致熔覆層性能不均勻和失效風險。

發明內容

為解決現有復合鋼板容易出現交界處界面脫開、失效的問題，本發明提供了一種復合鋼板及基于超聲震蕩輔助激光熔覆后選擇誘導形核制備復合鋼板的方法。

本發明的技術方案：

一種基于超聲震蕩輔助激光熔覆后選擇誘導形核制備復合鋼板的方法，以鐵素體不銹鋼為基材，惰性氣體保護下采用激光熔覆設備對基材表面進行激光熔覆，在超聲振蕩條件下向激光熔覆所得鐵素體不銹鋼表層熔池區域添加誘導形核劑，控制表層熔池區域過冷度△T＝-85℃，然后使表層熔池區域在誘導形核劑作用下形核并生成奧氏體相，表層熔池凝固后獲得以鐵素體不銹鋼為基層、含有奧氏體相的不銹鋼為覆層的復合鋼板。

進一步的，通過控制形核劑添加量控制奧氏體形核轉變量，獲得的含有奧氏體相的不銹鋼覆層中奧氏體相占比為50～100％。

進一步的，通過控制形核劑添加量控制奧氏體形核轉變量，獲得的含有奧氏體相的不銹鋼覆層中奧氏體相占比為50％。

進一步的，通過控制形核劑添加量控制奧氏體形核轉變量，獲得的含有奧氏體相的不銹鋼覆層中奧氏體相占比為100％。

進一步的，所述激光熔覆的參數為光纖激光器發射波長范圍1070～1090mm、激光功率3000W、掃描速度10mm/s、光斑直徑2mm。

進一步的，所述超聲振蕩頻率為20～50kHz。

進一步的，所述惰性氣體的氣體流量為1.2L/min。