專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有：11-13%碳化鈦，2-5%氧化鑭，5-7%氧化鋁，8-10%鉻，2-4%銥，0.1-0.2%碳，1-1.2%錳，余量為鎳。該合金粉末，專用于高能連續(xù)光釬激光器的熔覆過(guò)程，激光的吸收利用率明顯提高，形成的熔覆層具有高硬度、高韌性、高耐腐蝕性。且熔覆層組織致密，無(wú)氣孔、裂紋、縮孔等缺陷，利用該合金粉末進(jìn)行激光熔覆，工藝簡(jiǎn)單方便，無(wú)需熔覆前后熱處理。
【專利說(shuō)明】專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金粉末，特別是指專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熔覆就是表面處理技術(shù)中的一種。概括的說(shuō)，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金屬材料表面，基材表面被迅速融化，液態(tài)的金屬形成一個(gè)小規(guī)模的熔池，同時(shí)填注新的粉末材料，在這個(gè)熔池中，原本的金屬材料與被添加的粉末相互混合，形成一層新的液態(tài)金屬層。待激光光束經(jīng)過(guò)以后，液態(tài)金屬層迅速冷卻由此在金屬表面形成一層固態(tài)的熔覆層。隨著激光器功率和穩(wěn)定性的不斷提高，得到了迅速推廣和應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)可廣泛應(yīng)用于航空、國(guó)防、石油化工、冶金、醫(yī)療器械等各個(gè)領(lǐng)域。
[0003]然而，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有連續(xù)光纖激光熔覆專用的合金粉末，通常所使用的合金粉末大多為熱噴涂所用自熔合金粉末。由于兩種技術(shù)的傳熱方式、工藝條件等的不同，熱噴涂所用自熔合金粉末直接用于連續(xù)光纖激光熔覆后，激光吸收率較低，一般在30-40%左右。而且熔覆層容易出現(xiàn)裂紋、縮松、縮孔、氣孔等缺陷。因此，有必要研制出一種專門用于連續(xù)光纖激光熔覆的金屬合金粉末。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末，該合金粉末專用于高能連續(xù)光釬激光器的熔覆過(guò)程，激光的吸收利用率明顯提高，形成的熔覆層具有高硬度、高韌性、高耐腐蝕性。且熔覆層組織致密，無(wú)氣孔、裂紋、縮孔等缺陷，利用該合金粉末進(jìn)行激光熔覆，工藝簡(jiǎn)單方便，無(wú)需熔覆前后熱處理。
[0005]為解決上述問(wèn)題 ，本發(fā)明的方案是:一種專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有11 -13%碳化鈦，2-5%氧化鑭，5-7%氧化鋁，8-10%鉻，2-4%銥，
0.1-0.2%碳，1-1.2%錳，余量為鎳。
[0006]專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末的優(yōu)選配比為，含有:11%碳化鈦，3%氧化鑭，6%氧化鋁，8%鉻，3%銥，0.1%碳，1.2%錳，余量為鎳。
[0007]本發(fā)明所述的合金粉末中各成分的作用分別如下:
[0008]鎳(Ni):作為金屬陶瓷基材，熔覆時(shí)徹底熔融，與基材一同形成激光熔池，以供其他元素或化合物在熔池中均勻分布后凝固成熔覆層，通過(guò)增加熔覆層中的殘余奧氏體，提高熔覆層的塑性和韌性，降低熔覆層的熱膨脹系數(shù)，減少殘余應(yīng)力，消除應(yīng)力集中，從而消除裂紋與縮松。
[0009]碳化鈦(TiC):在激光熔覆過(guò)程中不熔化，激光熔覆時(shí)鎳基合金粉末從打印頭均勻噴出，TiC均勻分布在熔池中，作為強(qiáng)化微粒存在于熔覆層中，極大地增強(qiáng)了熔覆層的硬度和強(qiáng)度。
[0010]氧化鑭(La203):提高因溫度變化的穩(wěn)定性和壽命，細(xì)化晶粒、生成的組織致密均勻，利于釋放氣泡，減少氣孔。[0011]氧化鋁(Al2O3):線膨脹系數(shù)較低，可降低粉末的熱脹系數(shù)，降低開裂敏感性，提高激光的吸收率。
[0012]鉻(Cr):具有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化能力，提高熔覆層的強(qiáng)度，可增大鋼的淬火度和淬火后的變形能力，提高的淬透性，并且使熔覆層具有優(yōu)良的抗腐蝕性、耐磨性、硬度、彈性、抗磁力、抗強(qiáng)力和耐熱性。
[0013]銥(Ir):屬于稀有金屬元素，是一種韌性相材料，可提高連續(xù)光纖激光熔覆層的塑韌性。 [0014]碳(C):屬于非金屬元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但是其韌性、塑性、沖擊性和抗腐蝕性能會(huì)隨著碳含量的增加而降低，因此該合金粉末中C含量的選擇確保熔覆層滿足耐磨性的同時(shí)，盡可能的兼顧韌性和抗腐蝕性，此外該C含量能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。
[0015]錳(Mn):提高鋼的淬透性，對(duì)鐵素體和奧氏體均能起到較大的固溶強(qiáng)化作用，使得鋼材具備高的強(qiáng)度與硬度
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的合金粉末，在連續(xù)式光釬激光熔覆中，激光的吸收利用率明顯提高，形成的熔覆層具有高硬度、高韌性、高耐腐蝕性。且熔覆層組織致密，無(wú)氣孔、裂紋、縮孔等缺陷。利用該合金粉末進(jìn)行激光熔覆，工藝簡(jiǎn)單方便，無(wú)需熔覆前后熱處理。
具體實(shí)施例
[0017]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018]實(shí)施例1
[0019]按重量百分比為:11%碳化鈦，3%氧化鑭，6%氧化鋁，8%鉻，3%銥，0.1%碳，1.2%錳，余量為鎳。經(jīng)過(guò)機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鎳基合金粉末。實(shí)施例2
[0020]按重量百分比為:12%碳化鈦，2%氧化鑭，5%氧化鋁，10%鉻，2%銥，0.15%碳，1%錳，余量為鎳。經(jīng)過(guò)機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鎳基合金粉末。
[0021]實(shí)施例3
[0022]按重量百分比為:13%碳化鈦，5%氧化鑭，7%氧化鋁，9%鉻，4%銥，0.2%碳，1.1%錳，余量為鎳。經(jīng)過(guò)機(jī)械充分混合稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的鎳基合金粉末。
[0023]由實(shí)施例1配制得到的鎳基合金粉末，在3000W連續(xù)光纖激光功率，光斑尺寸12mm2，掃描速度20mm/s，送粉速率25g/min等工藝條件下，對(duì)基材為45號(hào)鋼的工件表面進(jìn)行激光熔覆處理，室溫下，檢測(cè)結(jié)果如下表所示:
[0024]
【權(quán)利要求】
1.專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末，按重量百分比計(jì)，含有11-13%碳化鈦，2-5%氧化鑭，5-7%氧化鋁，8-10%鉻，2-4%銥，0.1-0.2%碳，1-1.2%錳，余量為鎳。
2.如權(quán)利要求1所述的專用于連續(xù)波光纖激光熔覆的合金粉末，其特征在于，含有:11%碳化鈦，3%氧化鑭， 6%氧化鋁，8%鉻，3%銥，0.1%碳，1.2%猛，余量為鎳。
【文檔編號(hào)】C22C19/05GK103602857SQ201310590978
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】牛志宇 申請(qǐng)人:牛志宇