[發明專利]一種耗氧型激光熔覆耐磨自潤滑鈦合金及制備方法

在審

• 申請號: 202310373152.5
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116497350A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 王偉;孫壯;王成;呂凡凡;高原;王快社
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C14/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 孫雅靜

本發明公開了一種耗氧型激光熔覆耐磨自潤滑鈦合金及制備方法，包括將原料h?BN@TiOsubgt;2/subgt;、TiOsubgt;2/subgt;和CuO進行混合得到混粉，然后將混粉鋪置于鈦合金表面，鋪粉厚度為1～1.5mm，在空氣中采用激光熔覆設備對鋪有混粉的鈦合金進行激光熔覆即得；所述原料各組分質量百分比為：TiOsubgt;2/subgt;:92～98wt％，h?BN@TiOsubgt;2/subgt;:1～10wt％，CuO:1～2wt％。可在空氣中直接進行激光熔覆，解決了氧元素引入激光涂層會形成氣孔、裂紋等缺陷的問題。還將CuO和TiOsubgt;2/subgt;包覆h?BN粉末引入涂層，使得熔覆粉末在較低的激光功率下形成涂層，避免自潤滑相h?BN大量分解，并在摩擦實驗過程中形成潤滑膜，減小摩擦系數，進一步提高鈦合金耐磨性能。

技術領域

本發明屬于激光熔覆技術領域，具體涉及一種耗氧型激光熔覆耐磨自潤滑鈦合金及制備方法。

背景技術

鈦合金因其具有比強度高、耐腐蝕好、生物相容性好等優點而廣泛應用于航空航天、海洋船舶、生物醫學等領域。但是，鈦合金存在硬度低、耐磨性差的問題，耐磨性差的問題限制了鈦合金的范圍，尤其是在追求輕量化的軍事裝備領域，如能大規模使用鈦合金，將會顯著提高軍事裝備的作戰能力。

激光熔覆技術，是指利用激光高溫將熔覆材料熔覆在基材表面，形成與基體呈冶金結合熔覆層的涂層制備技術。因此，激光熔覆技術已經廣泛應用于各種機械設備磨損腐蝕部件的修復再制造。但是，隨著熔覆粉末中硬質相含量的增加，涂層摩擦系數增大裂紋、氣孔缺陷增多，限制了激光熔覆涂層耐磨性能的進一步提升。此外，由于氧元素存在潤濕性差和在激光熔覆過程中易產生氣孔的問題，各種含氧物質難以作為熔覆粉末。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種耗氧型激光熔覆耐磨自潤滑鈦合金及制備方法，用于提高鈦合金耐磨性能，擴大其應用范圍。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種耗氧型激光熔覆耐磨自潤滑鈦合金的制備方法，包括將原料h-BN@TiO₂、TiO₂和CuO進行混合得到混粉，然后將混粉鋪置于鈦合金表面，在空氣中采用激光熔覆設備對鋪有混粉的鈦合金進行激光熔覆即得；

所述原料各組分質量百分比為：TiO₂:92～98wt％，h-BN@TiO₂:1～10wt％，CuO:1～2wt％。

進一步的，所述鋪粉厚度為1～1.5mm。

進一步的，所述原料各組分質量百分比為：TiO₂:94wt％，h-BN@TiO₂:5wt％，CuO:1wt％。

進一步的，所述h-BN@TiO₂的制備方法包括將h-BN與鈦酸四丁酯和聚乙烯吡咯烷酮加入到乙醇溶液中進行超聲混合，然后向超聲處理后的混合溶液中加入氨水并進行水熱反應，然后將所得溶液離心、清洗、干燥獲得粉末狀物體，最后將所得粉末置于管式爐中，在氬氣氣氛中保溫獲得h-BN@TiO₂。

進一步的，制備h-BN@TiO₂的原料各物質重量百分比為：乙醇溶液80～83wt％，h-BN?2-4wt％，鈦酸四丁酯4-6wt％，聚乙烯吡咯烷酮2-5wt％，氨水2-12wt％。

進一步的，所述混合包括將TiO₂、h-BN@TiO₂和CuO置于球磨機中球磨，轉速200～250r/min，球料比為4:1，球磨時間30～60min，在溫度為70℃干燥2～3h。

進一步的，所述激光熔覆設備為半導體光纖耦合激光器，波長1080nm，激光光斑15mm×2mm的矩形光斑，激光熔覆功率為1500～2000W，掃描速度1～2mm/s。