本發(fā)明涉及一種新型材料領(lǐng)域，且特別涉及一種金屬陶瓷層及其制備方法以及水能機(jī)葉片。

背景技術(shù)：

水能機(jī)又稱為水輪機(jī)，是利用水對(duì)水輪機(jī)葉片的沖擊或水對(duì)水輪機(jī)的反作用使得水輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種動(dòng)力機(jī)械設(shè)備，而利用發(fā)電機(jī)可將這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，因此，水輪機(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電服務(wù)。其中，水能機(jī)葉片是水力發(fā)電機(jī)中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的部件，因此極易磨損、腐蝕。現(xiàn)有的水能機(jī)葉片使用的都是單一材料制成的，如單一的不銹鋼材料，這種材料耐磨性差，耐腐蝕性差，導(dǎo)致水能機(jī)葉片壽命很短；另外一些現(xiàn)有的技術(shù)是采用陶瓷材料的水能機(jī)葉片，陶瓷材料耐磨性、耐腐蝕性均較金屬材料高，但是陶瓷材料脆性很大，導(dǎo)致其很容易碎裂；傳統(tǒng)的采用噴涂、滲碳淬火以及粘接技術(shù)來對(duì)金屬材料的表面改性，工藝復(fù)雜，效果也較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬陶瓷層，此金屬陶瓷層具有硬度高、良好的耐磨性以及良好的耐腐蝕性能。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種金屬陶瓷層的制備方法，能夠更好地形成金屬陶瓷層，具有良好的潤濕性，產(chǎn)生開裂等缺陷傾向小，熔敷工藝性能良好。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種水能機(jī)葉片，能夠滿足水能機(jī)葉片材料在工作環(huán)境下的耐磨性、耐腐蝕性等要求，而且相對(duì)于單純的金屬合金熔敷層的水能機(jī)葉片，具有更好地耐腐蝕性，能夠極大地延長水能機(jī)葉片材料的使用壽命。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提出一種金屬陶瓷層，其通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，混合原料包括鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。

本發(fā)明提出一種金屬陶瓷層制備方法，先將混合原料制成混合粉末，然后將混合粉末覆蓋在基體上，通過激光熔敷，將混合粉末與基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在基體表面；按照質(zhì)量百分比計(jì)，混合原料包括鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。

本發(fā)明提出一種水能機(jī)葉片，其包括：水能機(jī)葉片基體以及熔敷在水能機(jī)葉片基體表面的金屬陶瓷層；金屬陶瓷層是通過激光熔敷的制作方法制做而成的，先將混合原料制成混合粉末，然后將混合粉末覆蓋在基體上，通過激光熔敷，將混合粉末與基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在基體表面；按照質(zhì)量百分比計(jì)，混合原料包括鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。

本發(fā)明實(shí)施例的金屬陶瓷層及其制備方法以及水能機(jī)葉片的有益效果是：鐵、鎳的熔點(diǎn)相對(duì)較低，相對(duì)于大多數(shù)基體材料是具有適宜的熔點(diǎn)的熔敷層材料；鉻、鉬能夠提高金屬陶瓷層的耐磨性能和耐腐蝕性能；非金屬元素氮的加入，降低了碳含量，從而提高了金屬陶瓷層的顯微硬度以及耐磨性；非金屬元素硅具有良好的導(dǎo)熱性，能夠增加金屬陶瓷層抗開裂性能。這種金屬陶瓷層相對(duì)于單純的鎳基或者鐵基金屬合金熔敷層，硬度、耐磨性和耐腐蝕性更加優(yōu)良。

通過添加硼元素、以及活性元素鉿，提高了使用激光熔敷的方法制備金屬陶瓷層的潤濕性，改善了激光熔敷工藝性能。

熔敷了金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片具有良好的耐磨性能和良好的耐腐蝕性能以及較高的表面硬度，延長了水能機(jī)葉片的使用壽命。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的金屬陶瓷層及其制備方法以及水能機(jī)葉片進(jìn)行具體說明。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，混合原料包括以下組分：

鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。

鐵、鎳的熔點(diǎn)相對(duì)較低，相對(duì)于大多數(shù)基體材料是具有適宜的熔點(diǎn)的熔敷層材料，在形成金屬陶瓷層的過程中，液相共融，原子顆粒重新排布，形成良好的顯微結(jié)構(gòu)和性能；鉻、鉬能夠提高金屬陶瓷層的耐磨性能和耐腐蝕性能；非金屬元素氮的加入，降低了碳含量，從而提高了金屬陶瓷層的顯微硬度以及耐磨性；非金屬元素硅具有良好的導(dǎo)熱性，能夠增加金屬陶瓷層抗開裂性能；通過添加硼元素、以及活性元素鉿，提高了使用激光熔敷的方法制作金屬陶瓷層的潤濕性，改善了激光熔敷工藝性能。

優(yōu)選地，上述混合原料的質(zhì)量百分比為：

鉻15～20％、硅7～9％、碳6～10％、鎳30～37％、鉬1.4～1.6％、硼0.12～0.9％、氮0.23～0.37％、鉿0.02～0.5％以及鐵30～35％。

優(yōu)選地，以質(zhì)量百分比計(jì)，其混合原料還包括氧化鑭0.1～0.3％。

稀土元素因電子結(jié)構(gòu)特殊，而表現(xiàn)出極強(qiáng)的化學(xué)特性。同時(shí)，該元素原子半徑較大，且有較高的化學(xué)價(jià)，故僅以極少的數(shù)量，即可改變金屬及合金的組織和性能。稀土元素作為各種性能的改良劑，能夠良好地對(duì)金屬表面改性。其對(duì)金屬或合金的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)變質(zhì)作用。合金中加入稀土元素以后，其組織明顯細(xì)化。

(2)凈化作用。稀土元素十分活潑，且有界面吸附性。因此，常與金屬中的雜質(zhì)如磷、硫、氧等相互作用，生成穩(wěn)定的化合物，分布在晶界上，從而減少固溶態(tài)雜質(zhì)的含量，使金屬的塑性、強(qiáng)度以及某些物理性能得到相應(yīng)的改善。

(3)強(qiáng)化作用。加入稀土元素的金屬或合金，因組織得到細(xì)化，晶界面積增大，致使其變形阻力和斷裂抗力增加。

(4)改善高溫力學(xué)性能。稀土元素不僅細(xì)化合金組織，且能夠阻止加熱過程中晶粒長大，因此，可以改善合金的高溫?cái)嗔芽沽Α?/p>

(5)改善高溫腐蝕和高溫氧化性能。

而在這其中，氧化鑭因其特殊的結(jié)構(gòu)組成，能夠使得熔敷層的組織致密，一般的熔敷層由樹枝晶和枝間共晶組織組成，等軸樹枝晶比較粗大，二次枝晶間距較大，而氧化鑭的加入能夠細(xì)化熔敷層的枝晶組織，減小二次枝晶間距，組織變得更加均勻致密，減少了熔敷層和基體之間的熱膨脹系數(shù)的差值，從而減少晶粒熱應(yīng)力。另外，普通的熔敷層中，由于高能激光束快速加熱合金粉末，形成熔池，熔池中熔體快速冷卻凝固。凝固過程中沒有足夠的液體金屬補(bǔ)充，隨后的固態(tài)冷卻收縮中受到周圍較冷的基材束縛而產(chǎn)生拉應(yīng)力，涂層中的拉應(yīng)力就會(huì)釋放裂紋，使得熔敷層存在大量的氣孔、疏松、夾雜和裂紋，枝晶粗大，組織不均勻。氧化鑭獨(dú)特的凈化作用，強(qiáng)化了微合金化作用，去除了晶界夾雜，激光快速熔凝能夠把較多的稀土原子加入熔池，使得有害元素從液相上浮，并帶走氣體，起到除氣的作用，凈化組織，降低成分偏析，使組織趨于均勻化，減少裂紋源。

進(jìn)一步優(yōu)選地，其混合原料中氧化鑭的質(zhì)量百分比為：0.1～0.2％。

由于氧化鑭的加入使得熔敷層中的裂紋、孔洞以及夾雜明顯減少，從而提高熔敷層的耐磨性能、耐腐蝕性能以及表面抗開裂性。

本發(fā)明還提供了上述金屬陶瓷層的制備方法，包括以下步驟：

S1、將混合原料制成混合粉末。

用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過400～600目篩，制得混合粉末備用；

S2、將混合粉末覆蓋在基體上。

采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；

S3、通過激光熔敷，將混合粉末與基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在基體表面。

通過激光熔敷，將混合粉末與基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1400～1600W、光斑直徑為4～6mm、掃描速度為2～3mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照5～6分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，該金屬陶瓷層的厚度為1～3mm。

由于進(jìn)行激光熔敷的混合原料中添加有硼元素、以及活性元素鉿，從而提高了使用激光熔敷的方法制作金屬陶瓷層的潤濕性，改善了激光熔敷工藝性能。

為實(shí)施上述金屬陶瓷層的制作方法，本發(fā)明還提供了一種水能機(jī)葉片。該水能機(jī)葉片包括水能機(jī)葉片基體以及熔敷在水能機(jī)葉片基體表面的金屬陶瓷層；金屬陶瓷層是通過激光熔敷的制作方法制做而成的，先將混合原料制成混合粉末，然后將混合粉末覆蓋在基體上，通過激光熔敷，將混合粉末與基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在基體表面；按照質(zhì)量百分比計(jì)，混合原料包括鉻10～25％、硅5～10％、碳5～13％、鎳30～40％、鉬1～2％、硼0.1～1％、氮0.2～0.4％、鉿0.01～0.6％以及鐵30～40％。

優(yōu)選地，上述水能機(jī)葉片基體表面熔敷的金屬陶瓷層的厚度為1-3mm。

上述熔敷了金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片具有良好的耐磨性能和良好的耐腐蝕性能以及較高的表面硬度，延長了水能機(jī)葉片的使用壽命。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻10％、硅10％、碳13％、鎳30％、鉬2％、硼1％、氮0.4％、鉿0.6％以及鐵33％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻10％、硅10％、碳13％、鎳30％、鉬2％、硼1％、氮0.4％、鉿0.6％以及鐵33％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過400目篩，制得混合粉末備用；其次，采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1400W、光斑直徑為4mm、掃描速度為2mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照5分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，該金屬陶瓷層的厚度為1mm。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻25％、硅5％、碳5％、鎳30％、鉬1％、硼0.1％、氮0.2％、鉿0.01％以及鐵33.69％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻25％、硅5％、碳5％、鎳30％、鉬1％、硼0.1％、氮0.2％、鉿0.01％以及鐵33.69％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過600目篩，制得混合粉末備用；然后，采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1600W、光斑直徑為6mm、掃描速度為3mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照6分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為3mm。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻15％、硅9％、碳10％、鎳32.63％、鉬1.6％、硼0.9％、氮0.37％、鉿0.5％以及鐵30％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻15％、硅9％、碳10％、鎳32.63％、鉬1.6％、硼0.9％、氮0.37％、鉿0.5％以及鐵30％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過400目篩，制得混合粉末備用；其次，采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1500W、光斑直徑為5mm、掃描速度為3mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照5分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為3mm。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻20％、硅7％、碳6％、鎳30.23％、鉬1.4％、硼0.12％、氮0.23％、鉿0.02％以及鐵35％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻20％、硅7％、碳6％、鎳30.23％、鉬1.4％、硼0.12％、氮0.23％、鉿0.02％以及鐵35％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過400目篩，制得混合粉末備用；其次，然后采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1400W、光斑直徑為4mm、掃描速度為2mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照5分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為2mm。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻10％、硅5％、碳5％、鎳38.59％、鉬1％、硼0.1％、氮0.2％、鉿0.01％、鐵40％以及氧化鑭0.1％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻10％、硅5％、碳5％、鎳38.59％、鉬1％、硼0.1％、氮0.2％、鉿0.01％、鐵40％以及氧化鑭0.1％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過400目篩，制得混合粉末備用；其次，然后采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1500W、光斑直徑為5mm、掃描速度為3mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照5分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為1mm。

實(shí)施例6

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻10％、硅5％、碳5％、鎳37％、鉬1％、硼1％、氮0.4％、鉿0.6％、鐵39.7％以及氧化鑭0.3％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻10％、硅5％、碳5％、鎳37％、鉬1％、硼1％、氮0.4％、鉿0.6％、鐵39.7％以及氧化鑭0.3％。在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過500目篩，制得混合粉末備用；其次，然后采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1400W、光斑直徑為6mm、掃描速度為3mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照6分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為2mm。

實(shí)施例7

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻10％、硅5％、碳5％、鎳40％、鉬1％、硼0.1％、氮0.2％、鉿0.01％、鐵38.49％以及氧化鑭0.2％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻10％、硅5％、碳5％、鎳40％、鉬1％、硼0.1％、氮0.2％、鉿0.01％、鐵38.49％以及氧化鑭0.2％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過400目篩，制得混合粉末備用；其次，采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1400W、光斑直徑為4mm、掃描速度為2mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照5分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為1mm。

實(shí)施例8

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻10％、硅10％、碳13％、鎳30％、鉬2％、硼1％、氮0.4％、鉿0.6％、鐵32.9％以及氧化鑭0.1％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻10％、硅10％、碳13％、鎳30％、鉬2％、硼1％、氮0.4％、鉿0.6％、鐵32.9％以及氧化鑭0.1％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過400目篩，制得混合粉末備用；其次，采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1600W、光斑直徑為6mm、掃描速度為3mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照6分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為3mm。

實(shí)施例9

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻20％、硅10％、碳5％、鎳30.7％、鉬2％、硼1％、氮0.4％、鉿0.6％、鐵30％以及氧化鑭0.3％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻20％、硅10％、碳5％、鎳30.7％、鉬2％、硼1％、氮0.4％、鉿0.6％、鐵30％以及氧化鑭0.3％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過400目篩，制得混合粉末備用；其次，采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1500W、光斑直徑為5mm、掃描速度為3mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照6分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為2mm。

實(shí)施例10

本實(shí)施例提供的一種金屬陶瓷層，其是通過激光熔敷將混合原料熔凝而形成，按照質(zhì)量百分比計(jì)，其包括鉻10％、硅10％、碳13％、鎳30％、鉬1.4％、硼0.9％、氮0.23％、鉿0.6％、鐵33.67％以及氧化鑭0.2％。

該金屬陶瓷層的制備方法：首先，用天平分別稱量所用的熔敷粉末，其中鉻10％、硅10％、碳13％、鎳30％、鉬1.4％、硼0.9％、氮0.23％、鉿0.6％、鐵33.67％以及氧化鑭0.2％，在球磨機(jī)上，通過機(jī)械研磨混合均勻，過600目篩，制得混合粉末備用；其次，采用粉末預(yù)置法，將混合粉末覆蓋在水能機(jī)葉片基體表面上；最后，通過激光熔敷，將混合粉末與水能機(jī)葉片基體的表面熔凝，形成金屬陶瓷層附著在水能機(jī)葉片基體表面。其中，激光熔敷使用的激光的功率為1400W、光斑直徑為4mm、掃描速度為2mm/s，并且使激光在上述金屬陶瓷材料粉末上輻照5分鐘，從而形成附著有金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片，厚度為2mm。

對(duì)比例1

一種鎳基激光熔敷涂層，按照質(zhì)量百分比計(jì)，包括：碳0.6％、鉻30％、硼2.5％、硅3％、鐵15％，余量為鎳。

對(duì)比例2

一種鎳基激光熔敷涂層，按照質(zhì)量百分比計(jì)，包括：碳1％、鉻20％、硼2％、硅3％、鐵20％，余量為鎳。

對(duì)比例3

一種鎳基激光熔敷涂層，按照質(zhì)量百分比計(jì)，包括：碳3％、鉻20％、硼2％、硅3％、鎳20％，余量為鐵。

對(duì)比例4

一種鎳基激光熔敷涂層，按照質(zhì)量百分比計(jì)，包括：碳5％、鉻20％、硼2％、硅3％、鎳15％，余量為鐵。

下面將針對(duì)對(duì)比例1～4與實(shí)施例1、3、5、10提供的一種金屬陶瓷層通過掃描電鏡分析，從而對(duì)耐磨性能、耐腐蝕性能以及表面抗開裂性能進(jìn)行理論分析；通過洛氏硬度測定試驗(yàn)，從而對(duì)熔敷層的硬度進(jìn)行對(duì)比分析。

一、耐磨性能、耐腐蝕性能以及表面抗開裂性能

通過掃描電鏡分析，得到的對(duì)比例1～4的熔敷層與基體的結(jié)合的界面上有一條與界面平行的白亮帶，即鎳基合金與基體的熔和帶，熔覆層組織由結(jié)合面往外為白亮帶平面晶區(qū)、粗大的柱狀樹枝晶區(qū)和粗大的等軸樹枝晶區(qū)。這種粗大的柱狀樹枝晶和粗大的等軸樹枝晶會(huì)嚴(yán)重降低熔敷層的耐磨性、耐腐蝕性能，而且容易導(dǎo)致熔敷層表面開裂性。

而在實(shí)施例1、3、5、10中，相對(duì)于對(duì)比例1～4，熔敷層的組織得到細(xì)化，晶間組織細(xì)化，二次枝晶減少且細(xì)小，二次枝晶間距變小，涂層比較致密，熔敷層中分布較均勻，涂層與基體結(jié)合良好。鉻、鉬的加入提高了熔敷層的的耐腐蝕性能；強(qiáng)氮化合物的形成，提高了熔敷層的耐磨性，非金屬元素硅的加入，增加了熔敷層的抗開裂性能。熔敷層的整體耐磨性能、耐腐蝕性能、表面抗開裂性提高。

除此而外，在實(shí)施例5和實(shí)施例10中，由于氧化鑭的加入使得熔敷層中的裂紋、孔洞以及夾雜明顯減少。相對(duì)于對(duì)比例1～4，熔敷層的耐磨性能、耐腐蝕性能、表面抗開裂性提高。

二、洛氏硬度測定試驗(yàn)

表1.金屬陶瓷層的硬度對(duì)比

由表1的結(jié)果可以知道，實(shí)施例1、3、5、10中的熔敷層所形成的金屬陶瓷層的硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比對(duì)比例1-4中的單純的鎳基或者鐵基金屬合金熔敷層的硬度高，這種金屬陶瓷層的硬度不僅滿足了水能機(jī)葉片材料在工作環(huán)境下的耐磨性要求，而且相對(duì)于單純的金屬合金熔敷層，也具有更好地耐腐蝕性，能夠極大地延長水能機(jī)葉片材料的使用壽命。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的金屬陶瓷層及其制備方法以及水能機(jī)葉片，具有較高的硬度，耐磨性能和耐腐蝕性能良好；而非金屬元素氮的加入，降低了碳含量，從而提高了金屬陶瓷層的顯微硬度以及耐磨性；非金屬元素硅，具有良好的導(dǎo)熱性，能夠增加金屬陶瓷層的抗開裂性能；稀土材料氧化鑭的加入，強(qiáng)化了微合金化作用，去除了晶界夾雜，使組織趨于均勻化，減少裂紋源。通過添加硼元素、以及活性元素鉿，提高了使用激光熔敷的方法制作金屬陶瓷層的潤濕性，改善了激光熔敷工藝性能；熔敷了金屬陶瓷層的水能機(jī)葉片具有良好的耐磨性能和良好的耐腐蝕性能以及較高的表面硬度，延長了水能機(jī)葉片的使用壽命。

以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。