專利名稱：一種耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法，特別是一種耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料的制備方法，屬于機(jī)械加工工藝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大于800°的高溫、氧化及沖擊磨損工況環(huán)境在實(shí)際生產(chǎn)中越來越多，例如冶金行業(yè)的燒結(jié)、高爐系統(tǒng)，焦化行業(yè)中的煉焦系統(tǒng)，石化行業(yè)的煉化、合成系統(tǒng)中。而且，在航空、艦船等領(lǐng)域也經(jīng)常出現(xiàn)如此惡劣的高溫工況，對工作其中的金屬結(jié)構(gòu)和零部件提出了更高要求。在如此惡劣的高溫沖擊磨損工況下，高溫對金屬的氧化強(qiáng)烈，加速了金屬的軟化、老化；在高溫物料沖擊磨損情況下，結(jié)構(gòu)和零部件損傷非常快，增大了企業(yè)生產(chǎn)成本。目前國內(nèi)主要的鋼鐵企業(yè)、焦化企業(yè)、石化企業(yè)中，工況溫度大于800°工作的結(jié)構(gòu)和零部件主要采用整體耐熱不銹鋼材料，主要有ZG35Cr24Ni7、lCrl8Ni9Ti、耐熱不銹鋼20X23H18等。整體不銹鋼材質(zhì)成本高，高溫硬度低，特別是耐高溫磨損性能差，高溫下氧化快，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和零部件壽命短，影響企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)，提高了企業(yè)成本。由于單一不銹鋼材質(zhì)在強(qiáng)度、硬度、耐高溫、抗磨損及抗氧化等方面性能不可能兼顧，現(xiàn)有單一材質(zhì)材料無法滿足現(xiàn)場高溫沖擊磨損工況條件下長時間連續(xù)生產(chǎn)的要求。本發(fā)明提供一種耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料的制備方法，由本發(fā)明獲得的梯度復(fù)合材料，很好地滿足了現(xiàn)場高溫沖擊磨損生產(chǎn)環(huán)境下對材料的長壽命、低成本要求，而且本發(fā)明制得的梯度復(fù)合材料還具有優(yōu)秀的抗高溫氧化性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料的制備方法。采用本發(fā)明方法制備的高溫復(fù)合襯板，完全能夠滿足大于800°，小于1250°高溫環(huán)境下沖擊磨損的惡劣工況，并且具有良好的抗氧化性能、耐激冷激熱性能、易于加工性能等，且價(jià)格低廉。為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案其制備步驟是
1、根據(jù)金屬基材和工況要求，配制打底層和表面層合金粉末，其中
打底層選用的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末成分質(zhì)量百分比為C: O. 25 O. 45%，Cr 10 30%，Ni :10 35%，余量為Al，進(jìn)行混合；
表面層選用的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末成分質(zhì)量百分比為C 0. 05 O. 65%，Cr :3 20%，Ni :3 20%，余量為Al，進(jìn)行混合；
2、對金屬基材表面進(jìn)行清除銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)預(yù)處理；
3、在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用氣動送粉、或重力送粉、或者鋪粉的方法送粉，粉層厚度為O. 7 3. 2mm，其中，激光器工藝參數(shù)為激光功率范圍為1000W 3800W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為5mm/s 20mm/s，搭接率為5% 10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為O. 2 2. 7mm ；
4、去除打底層合金表面氧化皮； 5、在打底層表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，采用氣動送粉、或重力送粉、或者鋪粉的方法送粉，粉層厚度為O. 7 3. 2mm，其中，激光器工藝參數(shù)為激光功率范圍為500W 3800W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為3mm/s 15mm/s，搭接率為5% 10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層合金表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，獲得均勻的呈現(xiàn)梯度變化的耐高溫沖擊磨損合金層表面層合金厚度為O. 2 2. 7mm的復(fù)合材料。在本發(fā)明中，打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末的粒度為100 325目。在本發(fā)明中，打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末采用機(jī)械式混粉器混合均勻，混合時間I 2小時。在本發(fā)明中，表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末的粒度為100 325目。在本發(fā)明中，表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末采用機(jī)械式混粉器混合均勻，混合時間I 2小時。在本發(fā)明中，所述的金屬基材可以是鑄鋼、冷熱軋鋼板，要求金屬基材耐熱工作溫度達(dá)到800°以上。本發(fā)明復(fù)合材料的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金熔覆層采用梯度設(shè)計(jì)，分為打底層和表面層。整個復(fù)合材料從金屬基材到打底層，再到表面層，硬度從低到高逐漸變化，增強(qiáng)了打底層合金與金屬基材、打底層合金與表面層合金的結(jié)合性能，并且打底層與表面層間硬度和成分變化小，在高溫物料等的沖擊下，不容易開裂。通過合金粉末成分的梯度變化獲得力學(xué)性能的梯度變化，使得復(fù)合材料獲得了良好的抗高溫沖擊性能。在半導(dǎo)體激光器輸出的矩形高能量光束作用下，合金粉末與金屬基材表面金屬、合金粉末與打底層表面合金發(fā)生快速熔化和凝固，獲得了晶粒細(xì)小、組織致密的帶有金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)相的冶金結(jié)合層。在金屬基材表面制備了呈梯度變化的耐高溫金屬陶瓷層，獲得了耐高溫沖擊磨損的復(fù)合材料。本發(fā)明方法制備的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料，具有優(yōu)秀的抗沖擊、抗氧化、耐高溫、耐磨損性能，同時以耐高溫的鑄鋼和冷熱軋鋼板為復(fù)合材料基材，保證了復(fù)合材料良好的高溫抗沖擊能力，充分發(fā)揮了材料性能潛力。合金熔覆層中彌散分布著大量氧化物和碳化物陶瓷硬質(zhì)相，具有理想的抗高溫磨粒磨損及硬面磨損性能；金屬陶瓷層的抗氧化性能優(yōu)秀，而且在高溫下容易形成鈍化膜，不但保護(hù)了金屬陶瓷層，還保護(hù)了金屬基材。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明方法制備的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料，比較傳統(tǒng)的單一材質(zhì)耐熱不銹鋼材料具有更好的耐高溫沖擊磨損、抗氧化性能，成本低，并具有良好的加工性能，而且實(shí)施方便，便于大規(guī)模生產(chǎn)。在冶金、焦化和石化等領(lǐng)域廣泛使用這種梯度復(fù)合材料，每年可以為國家降低巨大的合金消耗和能耗，產(chǎn)生顯著的直接經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合發(fā)明人給出的實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例I
首先通過噴砂方法清除熱軋lCrl3金屬基材表面的銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)，根據(jù)金屬基材的特點(diǎn)和工況要求，配制打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為=C O. 25%，Cr 10%, Ni 10%，余量為Al，合金粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時，混合均勻；依據(jù)打底層合金粉末配比和工況要求，配制表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為C:O. 05%，Cr : 3%，Ni : 3%，余量為Al，合金粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時,混合均勻,在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用鋪粉的方法送粉，粉層厚度為I. 7mm，打底層合金粉末熔覆的工藝參數(shù)為激光功率為1000W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為5mm/s，搭接率為5%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在 金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為I. 2mm，清除打底層合金表面的氧化皮，在打底層合金表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，采用氣動送粉，粉層厚度為I. 0mm，表面層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率500W，矩形光斑2 X 8mm,掃描速度為5mm/s，搭接率為10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，得到表面層合金厚度為O. 5mm的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合襯板，該復(fù)合襯板表面金屬陶瓷合金層光滑、無裂紋。實(shí)施例2
首先通過噴砂方法清除熱軋鋼板2Crl3金屬基材表面的銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)；根據(jù)金屬基材的特點(diǎn)和工況要求，配制打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為=C ； O. 25%，Cr : 12%，Ni : 12%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合I小時，混合均勻；依據(jù)打底層合金粉末配比和工況要求，配制表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為C O. 15%，Cr 5%，Ni 5%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合I. 5小時，混合均勻，在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，米氣動方式送粉，粉層厚度為O. 8mm，打底層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率為1500W，矩形光斑2X8mm，掃描速度為10mm/S，搭接率為5% 10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為O. 3mm，清除打底層合金表面的氧化皮，在打底層合金表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，采用氣動送粉，粉層厚度為O. 8mm，表面層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率1800胃，矩形光斑2\8111111，掃描速度為6mm/s，搭接率為10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，得到表面層合金厚度為O. 3mm的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合襯板，該復(fù)合襯板表面金屬陶瓷合金層光滑、無裂紋。實(shí)施例3
首先通過噴砂方法清除熱軋2Crl3金屬基材表面的銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)，根據(jù)金屬基材的特點(diǎn)和工況要求，配制打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為=C O. 35%，Cr 15%, Ni : 15%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時，混合均勻；依據(jù)打底層合金粉末配比和工況要求，配制表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為C : O. 09, Cr 10%，Ni 12%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合I小時，混合均勻，在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用氣動送粉，粉層厚度為I. 5mm，打底層合金粉末激光熔覆的工藝參數(shù)為激光功率范圍為2000W，矩形光斑2X8mm，掃描速度為15mm/s，搭接率為5%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為1mm，清除打底層合金表面的氧化皮，在打底層合金表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，米用氣動送粉、或重力送粉、或者鋪粉的方式送粉，粉層厚度為1mm，表面層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率1200W，矩形光斑2X8mm，掃描速度為7mm/s，搭接率為8%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，得到表面層合金厚度為O. 5mm的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合襯板，該復(fù)合襯板表面金屬陶瓷合金層光滑、無裂紋。 實(shí)施例4
首先通過噴砂方法清除熱軋lCrl3金屬基材表面的銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)，根據(jù)金屬基材的特點(diǎn)和工況要求，配制打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為=C O. 45%，Cr 30%, Ni :35%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時，混合均勻；依據(jù)打底層合金粉末配比和工況要求，配制表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為C 0. 25%, Cr 12%，Ni 12%,余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合I小時，混合均勻，在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用氣動送粉，粉層厚度為Imm ;打底層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率范圍為3800W，矩形光斑
2X 8mm，掃描速度為20mm/s，搭接率為5%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為O. 5mm，清除打底層合金表面的氧化皮，在打底層合金表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，米用或者鋪粉的方式送粉，粉層厚度為1mm，表面層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率為2000W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為12mm/s，搭接率為10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，得到表面層合金厚度為
O.5mm的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合襯板，該復(fù)合襯板表面金屬陶瓷合金層光滑、無裂紋。實(shí)施例5
首先通過噴丸方法清除ZGlCrl3金屬基材表面的銹蝕、氧化皮雜質(zhì)，根據(jù)金屬基材的特點(diǎn)和工況要求，配制打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為C O. 3%，Cr 18%，Ni : 18%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時，混合均勻；依據(jù)打底層合金粉末配比和工況要求，配制表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為C : 0.4%，Cr 5%, Ni 5%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時，混合均勻，在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用重力送粉，粉層厚度為3. 2mm，打底層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率范圍為3000W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為5mm/s，搭接率為5%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為2. 7mm，清除打底層合金表面的氧化皮，在打底層合金表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，采用重力送粉，粉層厚度為1mm，表面層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率1500W，矩形光斑2X8mm，掃描速度為6mm/s，搭接率為10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，得到表面層合金厚度為O. 5mm的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合襯板，該復(fù)合襯板表面金屬陶瓷合金層光滑、無裂紋。實(shí)施例6
首先通過噴丸方法清除ZG2Crl3金屬基材表面的銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)，根據(jù)金屬基材的特點(diǎn)和工況要求，配制打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為=C O. 42%，Cr 16%，Ni : 16%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時，混合均勻；依據(jù)打底層合金粉末配比和工況要求，配制表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，各成分的質(zhì)量百分比為C 0. 25%, Cr 8%, Ni :8%，余量為Al,粉末粒度為100 325目，米用機(jī)械式混粉器混合I小時，混合均勻，在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用鋪粉的方式送粉，粉層厚度為I. 2mm ;打底層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率為1600W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為llmm/s，搭接率為5%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為O. 7mm ;清除打底層合金表面的氧化皮；在打底層合金表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，米用氣動送粉，粉層厚度為I. 5mm，表面層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率3000W，矩形光斑2X8mm，掃描速度為13mm/s，搭接率為5% 10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，得到表面層合金厚度為Imm的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合襯板，該復(fù)合襯板表面金屬陶瓷合金層光滑、無裂紋。實(shí)施例7
首先通過噴丸方法清除lCrl8Ni9Ti金屬基材表面的銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)，根據(jù)金屬基材的特點(diǎn)和工況要求，配制打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為=C O. 25%，Cr 30%,Ni :35%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時，混合均勻；依據(jù)打底層合金粉末配比和工況要求，配制表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為C O. 24%, Cr20%，Ni 15%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合2小時，混合均勻，在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用氣動送粉，粉層厚度為I. 5mm ;打底層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率范圍為2500W，矩形光斑2X8mm，掃描速度為10mm/S，搭接率為10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為1mm，清除打底層合金表面的氧化皮，在打底層合金表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，米用氣動送粉，粉層厚度為1mm，表面層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率2000W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為12mm/s，搭接率為10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，得到表面層合金厚度為O. 5mm的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合襯板，該復(fù)合襯板表面金屬陶瓷合金層光滑、無裂紋。實(shí)施例8
首先通過噴丸方法清除316L金屬基材表面的銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)；根據(jù)金屬基材的特點(diǎn)和工況要求，配制打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為c: O. 42%, Cr 10%, Ni :10%，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合I小時，混合均勻；依據(jù)打底層合金粉末配比和工況要求，配制表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末，其中，合金粉末成分的質(zhì)量百分比為C : O. 25%, Cr 5%，Ni 6 %，余量為Al，粉末粒度為100 325目，采用機(jī)械式混粉器混合I小時，混合均勻，在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用重力送粉，粉層厚度為I. 5mm，打底層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率范圍為2000W，矩形光斑2X8mm，掃描速度為10mm/S，搭接率為10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為1mm，清除打底層合金表面的氧化皮；在打底層合金表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，米用重力送粉，粉層厚度為O. 8mm，表面層合金粉末激光熔覆工藝參數(shù)為激光功率1800W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為9mm/s，搭接率為10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，得到表面層合金厚度為O. 3mm的耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合襯板，該復(fù)合襯板表面金屬陶瓷合金層光滑、無裂紋。·
權(quán)利要求
1.一種耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料的制備方法，其方法步驟包括 (1)根據(jù)金屬基材和工況要求，配制打底層和表面層合金粉末，其中 打底層選用的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末成分質(zhì)量百分比為c: O. 25 O. 45%，Cr 10 30%，Ni :10 35%，余量為Al，進(jìn)行混合； 表面層選用的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末成分質(zhì)量百分比為C 0. 05 O. 65%，Cr :3 20%，Ni :3 20%，余量為Al，進(jìn)行混合； (2)對金屬基材表面進(jìn)行清除銹蝕、油污、氧化皮雜質(zhì)預(yù)處理； (3)在金屬基材表面通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆打底層合金粉末，采用氣動送粉、或重力送粉、或者鋪粉的方法送粉，粉層厚度為O. 7 3. 2mm，其中，激光器工藝參數(shù)為激光功率范圍為1000W 3800W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為5mm/s 20mm/s，搭接率為5% 10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在金屬基材表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型打底層合金，打底層合金厚度為O. 2 2. 7_ ; (4)去除打底層合金表面氧化皮； (5)在打底層表面再通過大功率半導(dǎo)體激光器激光熔覆表面層合金粉末，采用氣動送粉、或重力送粉、或者鋪粉的方法送粉，粉層厚度為O. 7 3. 2mm，其中，激光器工藝參數(shù)為激光功率范圍為500W 3800W，矩形光斑2 X 8mm，掃描速度為3mm/s 15mm/s，搭接率為5% 10%，隨著半導(dǎo)體激光光束的移動，在打底層合金表面獲得均勻的金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型表面層合金，獲得均勻的呈現(xiàn)梯度變化的耐高溫沖擊磨損合金層表面層合金厚度為O.2 2. 7mm的復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末的粒度為100 325目。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，打底層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末米用機(jī)械式混粉器混合均勻，混合時間I 2小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末的粒度為100 325目。
5.如權(quán)力要求I所述的方法，其特征在于，表面層用金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型合金粉末采用機(jī)械式混粉器混合均勻，混合時間I 2小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的金屬基材可以是鑄鋼、冷熱軋鋼板，要求金屬基材耐熱工作溫度達(dá)到800°以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料的制備方法，其步驟包括金屬基材表面預(yù)處理，根據(jù)金屬基材和工況，配制金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型的打底層合金粉末；根據(jù)打底層合金粉末和工況，配制金屬基陶瓷顆粒增強(qiáng)型的表面層合金粉末；通過半導(dǎo)體激光器在金屬基材表面熔覆打底層合金粉末，獲得打底層合金；清除打底層合金表面的氧化皮，在打底層合金表面通過半導(dǎo)體激光器再熔覆表面層合金粉末，獲得表面層合金。采用本發(fā)明制備耐高溫沖擊磨損梯度復(fù)合材料，成本低，質(zhì)量穩(wěn)定，便于大規(guī)模生產(chǎn)，具有突出的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號C23C24/10GK102912340SQ20121038933
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者趙明鷹 申請人:秦皇島格瑞得節(jié)能技術(shù)服務(wù)有限公司