[發明專利]一種合金粉末及其在激光熔覆中的應用

在審

• 申請號: 202110697175.2
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113416953A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 許廣和;陳常義;許圣宇;高婷;曾光;蒼鳴
• 申請（專利權）人: 沈陽稀有金屬研究所
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F1/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/54
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 許佳

本發明公開了一種合金粉末及其在激光熔覆中的應用，屬于金屬材料和激光熔覆技術領域。本發明合金粉末由C、Cr、Ni、Mo、Nb、N、Mn、V、Si、B、Ce和Fe元素及Y₂O₃化合物組成。本發明通過在設計的鐵鉻鎳鉬合金中添加合金基體強化元素(Nb、Mn、N)、晶界強化元素(Ce、Y₂O₃)和降低熔點改善性能的各元素材料(V、Si、B)，并設計調整各元素的合適含量，使合金粉末在熔覆凝固后形成共格穩定的金屬間化合物γ′–Ni₃Nb，以及含有彌散相的基體和第二相強化的組織，在保證熔覆層硬度的情況下，解決了激光熔覆層多層、大面積易開裂的技術難題。

技術領域

本發明涉及金屬材料和激光熔覆技術領域，特別是涉及一種合金粉末及其在激光熔覆中的應用。

背景技術

激光熔覆作為一種先進的再制造技術，隨著激光器功率和穩定性的不斷提高，以及激光加工技術和配套粉末材料的深入研究，得到了迅速推廣和廣泛應用。激光熔覆是在金屬表面制備與基體牢固冶金結合的高性能表面覆層的先進再制造技術，可以將高熔點的合金材料熔覆在低熔點的基材表面，也可以在低性能基材表面制備出高性能的涂層，以取代大量高級、高性能的整體材料，節約貴重金屬，或修復受損的零部件，降低零部件成本，提高零部件的使用性能，延長零部件的使用壽命。

但是，目前激光熔覆普遍存在多層易開裂、大面積易開裂的問題，這是由于激光熔覆層普遍要求硬度較高，這導致其韌性較差，硬度與韌性的矛盾導致多層、大面積的熔覆層容易產生裂紋、氣泡，致使其性能不穩。如何在保證硬度的情況下，避免多層、大面積熔覆層易產生裂紋、氣泡的問題，是本領域技術人員亟需解決的一個技術難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種合金粉末及其在激光熔覆中的應用，以解決上述現有技術存在的問題，使多層、大面積熔覆層在保證其硬度的情況下，不產生裂紋、氣泡，提高其性能穩定性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明目的之一是提供一種合金粉末，所述合金粉末由以下重量百分比的元素和化合物組成：C：0.3～0.6wt％；Cr：12.0～18.0wt％；Ni：1.2～3.5wt％；Mo：1.0～3.0wt％；Nb：1.2～2.8wt％；N：0.2～0.5wt％；Mn：0.3～1.0wt％；V：0.8～1.8wt％；Si：0.8～2.0wt％；B：0.8～2.0wt％；Ce：1.2～1.6wt％；Y₂O₃：0.4～0.8wt％；余量為Fe。

進一步地，所述合金粉末的粒度為100-270目。

本發明目的之二是提供上述合金粉末在激光熔覆領域的應用。

進一步地，激光熔覆的基材包括碳素鋼或低合金鋼。

進一步地，激光熔覆的焦距為280～400mm；光斑直徑為3～6mm。

進一步地，激光熔覆的掃描速度為240～400mm/min；置粉厚度為0.8～1.2mm。

進一步地，激光熔覆時的保護氣體為氬氣或高純氮氣。

進一步地，合金粉末在應用前還包括烘干的步驟，烘干的溫度為120-150℃，時間為1.5-2.0小時。

本發明的機理：

(1)本發明是在鐵鎳鉻鉬合金基礎上，添加N、Mn、Nb元素進行合金基體強化，其中N元素通過含氮鐵中間合金添加，Mn元素通過金屬錳或低碳錳鐵合金添加，Nb元素通過金屬鈮或鈮鐵合金添加；

(2)本發明通過添加V、Si、B元素降低合金熔點及細化晶粒組織；其中，V元素通過金屬釩或釩鐵合金添加，Si元素通過硅鐵合金添加，B元素通過硼鐵合金添加；