[發明專利]具有涂層的鐵素體馬氏體鋼及該涂層的制備方法

在審

• 申請號: 202110743479.8
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113430516A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 柴林江;王浩;袁倩;麻彥龍;張馳;趙可;尹星;舒茗;肖軍
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云;肖秉城

本發明涉及鐵素體馬氏體鋼表面改性技術領域，具體公開了一種具有涂層的鐵素體馬氏體鋼及該涂層的制備方法。一種鐵素體馬氏體鋼的涂層制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、對基體表面進行預處理；S2、制備熔覆劑：稱量原料，將原料混合均勻，然后將原料與濃度為6?8wt.％的PVA有機溶劑攪拌形成糊狀形成熔覆劑；S3、將熔覆劑涂覆在基體表面，烘干；S4、將烘干后的涂覆有熔覆劑的基體進行激光熔覆處理，采用惰性氣體為保護氣體；S5、將熔覆后的基體取出，然后將表面熔覆有涂層的基體打磨平整；激光熔覆處理的工藝參數為：激光功率為50?100W，脈沖寬度為2.5?5m·s，離焦量為2mm，掃描速度為5mm/s。該制備方法具有提高鐵素體馬氏體鋼硬度的優點。

技術領域

本發明涉及鐵素體馬氏體鋼表面改性技術領域，更具體地說，它涉及具有涂層的鐵素體馬氏體鋼及該涂層的制備方法。

背景技術

鐵素體馬氏體鋼具有屈服強度高、延伸率高、沖擊韌性強等優點，現廣泛應用于汽車、石油、天然氣管道及大型工程機械領域，又因為其具有較低的輻照腫脹和熱膨脹系數、較高的熱導率等優良的熱物理、機械性能，因此被普遍認為是未來聚變示范堆和聚變動力堆的首選結構材料。

鐵素體馬氏體鋼作為鉛鉍快堆包殼結構材料，然而，在服役過程中，需要在強輻照、高溫、腐蝕、力學等嚴苛的環境下使用。因此對鐵素體馬氏體鋼的性能提出更高的要求以保證核反應堆的安全性，包括提高其硬度、耐磨、抗氧化等性能。

現有技術中，通常會在鐵素體馬氏體鋼的表面設置一層涂層，該涂層主要采用氧化鋁作為原料，通常采用化學沉積方式將該涂層設置在鐵素體馬氏體鋼的表面。但是在使用過程中，利用化學沉積的方法將涂層設置在鐵素體馬氏體鋼的表面主要提高了鐵素體馬氏體鋼的耐腐蝕效果，對于提高鐵素體馬氏體鋼的硬度還需要進一步的探究。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種能提高鐵素體馬氏體鋼硬度的具有涂層的鐵素體馬氏體鋼及該涂層的制備方法。

一種鐵素體馬氏體鋼的涂層制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對基體表面進行預處理；

S2、制備熔覆劑：稱量原料，將原料混合均勻，然后將原料與濃度為6-8wt.％的PVA有機溶劑攪拌形成糊狀形成熔覆劑；

S3、將熔覆劑涂覆在基體表面，烘干；

S4、將烘干后的涂覆有熔覆劑的基體進行激光熔覆處理，采用惰性氣體為保護氣體；

S5、將熔覆后的基體取出，然后將表面熔覆有涂層的基體打磨平整；

所述S5中，激光熔覆處理的工藝參數為：激光功率為50-100W，脈沖寬度為2.5-5m·s，離焦量為2mm，掃描速度為5mm/s。

通過采用上述技術方案，在上述激光熔覆處理的參數范圍內，熔覆劑熔覆在基體的表面形成涂層，涂層中存在第二相顆粒，第二相顆粒與周圍涂層組織的原子尺寸存在差異，產生嚴重的晶格畸變，有效阻礙位錯運動，使得涂層產生顯著的硬化效果從而提高基體表面的強度；當激光功率越高，激光改性深度越深。

優選的，所述S1中，在對基體表面進行預處理時，采用多種不同型號的砂紙，每換不同型號的砂紙時，基體表面旋轉90°。

通過采用上述技術方案，每換不同型號的砂紙時，基體表面旋轉90°，使得基體的打磨效果更佳。

優選的，所述S3中，熔覆劑涂覆在基體表面的厚度為150-180μm。

通過采用上述技術方案，熔覆劑的涂覆厚度為150-180μm時，熔覆形成的涂層基體的硬度最佳。

優選的，所述S4中的激光改性區位的整體深度為80-530μm。