[發(fā)明專利]一種激光熔覆自愈合陶瓷增強(qiáng)耐磨合金涂層材料、復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211430714.7
• 申請(qǐng)日: 2022-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN115747600A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王夢(mèng);李巍;劉賀佳;李聚濤;王超;苗志彬;婁正計(jì);孫琦;高壯;李生文;王炎超;張國(guó)旗;程曄峰;王博;張華;李巖;楊強(qiáng)斌;王奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北邯峰發(fā)電有限責(zé)任公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): C22C29/12
• 分類號(hào): C22C29/12;B22F9/04;B22F1/14;C23C24/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張宇鴿

本發(fā)明公開了一種激光熔覆自愈合陶瓷增強(qiáng)耐磨合金涂層材料、復(fù)合材料及其制備方法，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，涂層材料的原料包括：鎳基合金粉末10％～30％；氧化釔穩(wěn)定氧化鋯粉末70％～90％。本發(fā)明使用7％～8％氧化釔穩(wěn)定氧化鋯顆粒作為涂層硬質(zhì)相，可以明顯增強(qiáng)涂層的耐磨性能。同時(shí)，涂層在高溫下長(zhǎng)時(shí)間服役時(shí)，7％～8％氧化釔穩(wěn)定氧化鋯將發(fā)生由四方相向單斜相轉(zhuǎn)變的馬氏體相變，使得硬質(zhì)相陶瓷顆粒發(fā)生3％～5％的體積膨脹，在熔敷層內(nèi)部造成一定量的壓縮應(yīng)力，迫使已形成的微裂紋發(fā)生愈合，或者抑制即將形成的微裂紋。與現(xiàn)有表面自愈合涂層相比，本發(fā)明的微裂紋抑制與自愈合不僅僅發(fā)生在涂層表面，溫度達(dá)到相變溫度的涂層區(qū)域均會(huì)發(fā)生微裂紋的愈合與形成抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涂層防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光熔覆自愈合陶瓷增強(qiáng)耐磨合金涂層材料、復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鍋爐壁管高溫腐蝕和沖蝕磨損一直是電力系統(tǒng)普遍存在的嚴(yán)重問題。在燃煤燃?xì)庵泻械幕曳诸w粒長(zhǎng)期對(duì)管壁發(fā)生切削作用，據(jù)統(tǒng)計(jì)一般每年減薄量大約為1mm左右，嚴(yán)重的可達(dá)5～6mm，對(duì)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重的安全隱患，同時(shí)還增加了電廠的臨時(shí)性檢修，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。在分析鍋爐管壁高溫腐蝕和沖蝕磨損產(chǎn)生的原因后，可采用非表面防護(hù)和表面防護(hù)方法，但非表面防護(hù)只能在一定程度上減輕管壁的腐蝕，并不能真正做到防止高溫腐蝕和沖蝕磨損的發(fā)生。在受腐蝕構(gòu)件表面覆蓋耐腐蝕涂層是最直接最有效的方法。

目前提高合金涂層耐磨性常見的方法是添加硬質(zhì)相顆粒，譬如WC顆粒。WC的硬度可以達(dá)到2700～3200HV，能顯著提升涂鍍層硬度。但是WC在高于1000℃時(shí)會(huì)發(fā)生分解，形成低硬度相。另外，硬質(zhì)相的添加會(huì)導(dǎo)致涂層內(nèi)部易形成微裂紋，降低耐磨性能。研究發(fā)現(xiàn)，可以在涂層中添加碳化硅、氧化鋁，形成表面裂紋自愈合涂層。但是，這僅局限于涂層表面的裂紋自愈合，碳化硅、氧化鋁發(fā)生反應(yīng)形成玻璃相需要時(shí)間與條件促發(fā)，在極苛刻的磨損條件下，該反應(yīng)來不及進(jìn)行涂層表面便先被破壞。因此，急需開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)整體涂層自愈合效果的涂層，在極苛刻的高溫磨損環(huán)境中形成微裂紋自愈合的應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到愈合微裂紋，延長(zhǎng)服役壽命的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種激光熔覆自愈合陶瓷增強(qiáng)耐磨合金涂層材料、復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明的涂層能夠在電廠超高溫服役環(huán)境中服役，延長(zhǎng)服役壽命。

本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)：

一種激光熔覆自愈合陶瓷增強(qiáng)耐磨合金涂層材料，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括：

鎳基合金粉末10％～30％；

氧化釔穩(wěn)定氧化鋯粉末70％～90％。

優(yōu)選的，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，氧化釔穩(wěn)定氧化鋯粉末中，氧化釔含量為7％～8％。

優(yōu)選的，所述鎳基合金粉末采用7系和/或8系鎳基合金粉末。

本發(fā)明如上所述的激光熔覆自愈合陶瓷增強(qiáng)耐磨合金涂層材料的制備方法，包括如下過程：

將干燥的鎳基合金粉末和氧化釔穩(wěn)定氧化鋯粉末進(jìn)行球磨，使鎳基合金粉末和氧化釔穩(wěn)定氧化鋯粉之間進(jìn)行機(jī)械結(jié)合，得到所述激光熔覆自愈合陶瓷增強(qiáng)耐磨合金涂層材料。

優(yōu)選的，將干燥的鎳基合金粉末和氧化釔穩(wěn)定氧化鋯粉末進(jìn)行球磨時(shí)，采用不同直徑的不銹鋼磨球，不銹鋼磨球的直徑范圍為6～20mm，球料比為10:1，轉(zhuǎn)速為250r/min，球磨時(shí)間為0.5～1小時(shí)。

優(yōu)選的，所述干燥的鎳基合金粉末的粒徑為30～100μm，所述干燥的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯粉末的粒徑為15～40μm；

不銹鋼磨球包括直徑為6mm的不銹鋼磨球、直徑為10mm的不銹鋼磨球和直徑為20mm的不銹鋼磨球，6mm的不銹鋼磨球、直徑為10mm的不銹鋼磨球和直徑為20mm的不銹鋼磨球的個(gè)數(shù)比為(2～4):(30～50):(160～200)。