一種用于強化和修復(fù)飛機起落架的涂層材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂層材料的制備方法，更是一種耐磨、耐蝕的涂層材料的在飛機起落架高強鋼待修復(fù)區(qū)域制得耐磨抗蝕涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超高強度鋼因其特有的高強度、高彈性模量、剛性模量及其它優(yōu)異性能在飛機起落架上得到廣泛應(yīng)用。然而，由于飛機起落架經(jīng)常曝露在多變的海洋腐蝕環(huán)境中，同時還受到各種操作因素的影響，容易造成起落架及其構(gòu)件的腐蝕失效；又因為起落架在收放過程中零部件之間會產(chǎn)生摩擦，所以起落架及其構(gòu)件的磨損也較快，特別是支柱外筒軸頸處，它的磨損常導(dǎo)致起落架收放故障。腐蝕與磨損問題嚴重影響了飛機使用的可靠性和安全性，因此，對材料提出了更高的要求:既要保持心部的強韌性，又要提高其表面的耐磨抗蝕性會K。
[0003]采用表面處理技術(shù)，在Aermetl00、300M、AF1410等高強鋼制作的起落架零部件待修復(fù)區(qū)制備一層耐磨抗蝕合金涂層，是提高飛機起落架耐磨抗蝕性能的最有效和最經(jīng)濟的措施之一，是解決在飛機起落架零部件待修復(fù)區(qū)制成耐磨抗蝕涂層，實現(xiàn)起落架表面強化和修復(fù)的最有效方法。
[0004]激光熔覆作為一種先進的表面改性技術(shù)，可顯著改善金屬表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能。與熱噴涂、電鍍等傳統(tǒng)表面處理技術(shù)相比，它具有諸多優(yōu)點，如適用的材料體系更廣泛，熔覆層稀釋率可控，可獲得無氣孔、裂紋等缺陷的高質(zhì)量熔覆層，熔覆層與基體為冶金結(jié)合，基體熱變形小，工藝易于實現(xiàn)自動化等。因此，在飛機起落架零部件表面上制備激光熔覆合金涂層，可顯著提高其表面耐磨、耐蝕及抗高溫氧化等性能，實現(xiàn)對飛機起落架零部件的強化和修復(fù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標是實現(xiàn)對飛機起落架零部件的強化和修復(fù)，提供一種用于強化和修復(fù)飛機起落架的涂層材料，大大提高起落架零部件的耐磨、耐蝕及抗高溫氧化性能。
[0006]本發(fā)明的一種用于強化和修復(fù)飛機起落架的涂層材料，其特征在于各組分的質(zhì)量百分比如下:C:0.65 ?1.45wt % ；Co: 5.24 ?6.93wt % ；Cr:8.72 ?10.27wt % ；Ni:4.02 ?5.53wt% ；Mo:4.11 ?5.64wt% ；ff:4.31 ?5.74wt% ；Mn:0.79 ?0.99wt %, Nb:
0.95 ?1.15wt % ；V:0.91 ?1.1lwt % ；T1:1.25 ?1.45wt % ；Fe:59.74 ?69.05wt %。在Aermetl00、300M、AF1410等起落架高強鋼的待修復(fù)區(qū)域，采用激光熔覆的方式制得厚度
0.3?0.6mm合金涂層，其中激光熔覆所用工藝參數(shù)為:激光功率范圍5000?6000W，激光掃描速率750?950mm/min，搭接率20%?30%，送粉速率35?45g/min，所輸送的粉末束流與激光束夾角為45°?55°，光斑直徑3?6mm，在氬氣保護下進行，保護氣流量50?60L/mino
[0007]本發(fā)明主要用于在飛機起落架零部件表面上制成耐磨抗蝕涂層，實現(xiàn)對飛機起落架的強化和修復(fù)。
【附圖說明】
[0008]圖1是實例I激光熔覆合金涂層整體形貌SEM照片
[0009]圖2是實例1、2、3激光熔覆合金涂層與Aermetl00、300M、AF1410磨損失重對比
[0010]圖3是實例1、2、3激光熔覆合金涂層動電位極化曲線
[0011]圖4是實例I激光熔覆合金涂層硬度分布曲線
【具體實施方式】
:
[0012]實施例1
[0013]包括如下步驟:
[0014](I)合金粉末的各組分按質(zhì)量百分比設(shè)計為:C:1.45wt % ；Co:6.93wt % ；Cr:10.27wt % ；Ni:5.53wt % ；Mo:5.64wt % ；ff:5.74wt % ；Mn:0.99wt %, Nb:1.15wt % ；V:
1.llwt% ；Ti:1.45wt% ；Fe:59.74wt%。按上述組分的質(zhì)量百分比稱量該配比的單元素粉末，在球磨機中進行粉末混合1.5小時，混合后得到均勻粉體；
[0015](2)將粉末在干燥箱內(nèi)烘干2.5小時，干燥溫度為100攝氏度；
[0016](3)將直徑尺寸為200mm的AermetlOO高強鋼起落架待修復(fù)區(qū)域，用丙酮清洗擦拭干凈，去除表面的油污和雜質(zhì)；
[0017](4)采用半導(dǎo)體激光器在AermetlOO材料表面制備合金熔覆層，激光熔覆工藝參數(shù)為:所輸送的粉末束流與激光束呈55°，粉末束流與激光束相交于零件表面，激光功率為6000W，光束掃描速度為950mm/min，搭接率20%，光斑直徑6mm，激光熔覆過程采用流量為60L/min的氬氣保護，送粉速率45g/min。所得合金涂層厚度為0.6mm。
[0018]下面對本實施例得到的合金涂層進行各種性能測試。
[0019]1、電化學(xué)實驗
[0020]用CHI660D電化學(xué)工作站對涂層進行極化曲線測試，實驗在室溫下進行，電解液為質(zhì)量百分比濃度3.5% NaCl溶液，，pH值為6.5?7.2，采用三電極體系:試樣為工作電極，鉑片為輔助電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，電位掃描范圍為-800?800mV，掃描速度為20mV/s，測得涂層材料的腐蝕電流密度為1.118X 10_6A/cm_2 (如圖3所示)，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。
[0021]2、顯微硬度
[0022]用HV-1000型顯微硬度計進行硬度測試，載荷為50g，加載時間為10s，對激光熔覆層表面進行多點測試并計算平均值，其表層硬度值為HRC62.7，明顯高于基體的硬度。
[0023]3、摩擦磨損性能測試
[0024]在MMG-10型摩擦磨損實驗機上對涂層進行滑動干摩擦磨損實驗，上試樣為環(huán)狀對磨件，材質(zhì)為退火態(tài)的GCrl5鋼，尺寸為外徑28_、內(nèi)徑22_、高度12_，下試樣為含修復(fù)基材的待測涂層，尺寸為直徑43mm、厚度為4mm (其中包含所得涂層厚度)，磨損面為合金涂層，涂層表面用2000#砂紙打磨平整。實驗溫度為室溫，轉(zhuǎn)速為100r/min，加載力為100N，運行時間為0.5h，測得涂層磨損失重為2.1mg(如圖2所示)，具有優(yōu)良的耐磨損性能。
[0025]實施例2
[0026]包括如下步驟:
[0027](I)合金粉末的各組分按質(zhì)量百分比設(shè)計為:C:0.75wt% ；Co:6.53wt % ；Cr:10.05wt % ；Ni:5.25wt % ；Mo:5.34wt % ；ff:5.52wt % ；Mn:0.89wt %, Nb:1.05wt % ；V:
1.01wt% ；Ti:1.35wt% ；Fe:62.26wt%。按上述組分的質(zhì)量百分比稱量該配比的單元素粉末，在球磨機中進行粉末混合3小時，混合后得到均勻粉體；
[0028](2)將粉末在干燥箱內(nèi)烘干3小時，干燥溫度為110攝氏度；
[0029](3)將直徑尺寸為170mm的300M高強鋼起落架待修復(fù)區(qū)域，用丙酮清洗擦拭干凈，去除表面的油污和雜質(zhì)；
[0030](4)采用光纖激光器在材質(zhì)300M的起落架表面制備合金熔覆層，激光熔覆制備過程的工藝參數(shù)為:所輸送的粉末束流與激光束呈50°，粉末束流與激光束相交于零件表面，激光功率為5500W，光束掃描速度為850mm/min，搭接率25%，光斑直徑4.5mm，激光熔覆過程采用流量為55L/min的氬氣保護，送粉速率40g/min。所得合金涂層厚度為0.45mm。
[0031]下面對本實施例得到的合金涂層進行各種性能測試。
[0032]1、電化學(xué)實驗
[0033]實驗方法同實例1，測得涂層材料的腐蝕電流密度為1.386X10_6A/cm_2 (如圖3所示)，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。
[0034]2、顯微硬度
[0035]實驗方法同實例1，其表層硬度值為HRC64.5，明顯高于基體的硬度。
[0036]3、摩擦磨損性能測試
[0037]實驗方法同實例I，測得涂層磨損失重為5.3mg，(如圖2所示)，具有優(yōu)良的耐磨損性能。
[0038]實施例3
[0039](I)合金粉末的各組分按質(zhì)量百分比設(shè)計為:C:0.65wt% ；Co:5.24wt % ；Cr:8.72wt % ；Ni:4.02wt % ；Mo:4.1lwt % ；ff:4.3Iwt % ；Mn:0.79wt %, Nb:0.95wt % ；V:0.91wt% ；Ti:1.25wt% ；Fe:69.05wt%。按上述組分的質(zhì)量百分比稱量該配比的單元素粉末，在球磨機中進行粉末混合4.5小時，混合后得到均勻粉體；
[0040](2)將粉末在干燥箱內(nèi)烘干3.5小時，干燥溫度為120攝氏度；
[0041](3)將直徑尺寸為150mm的AF1410高強鋼起落架待修復(fù)區(qū)域，用丙酮清洗擦拭干凈，去除表面的油污和雜質(zhì)；
[0042](4)采用0)2激光器在AF1410起落架材料表面制備Ni基合金熔覆層，激光熔覆制備過程的工藝參數(shù)為:所輸送的粉末束流與激光束呈45°，粉末束流與激光束相交于零件表面，激光功率為5000W，光束掃描速度為750mm/min，搭接率30%，光斑直徑3mm，激光熔覆過程采用流量為50L/min的氬氣保護，送粉速率35g/min。所得合金涂層厚度為0.3mm。
[0043]下面對本實施例得到的合金涂層進行各種性能測試。
[0044]1、電化學(xué)實驗
[0045]實驗方法同實例1，測得涂層材料的腐蝕電流密度為1.642X10_6A/cm_2 (如圖3所示)，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。
[0046]2、顯微硬度
[0047]實驗方法同實例1，其表層硬度值為HRC66.5，明顯高于基體的硬度。
[0048]3、摩擦磨損性能測試
[0049]實驗方法同實例1，測得涂層磨損失重為3.7mg，(如圖2所示)，具有優(yōu)良的耐磨損性能。
【主權(quán)項】
1.一種用于強化和修復(fù)飛機起落架的涂層材料的制備方法，其特征在于，各組分的質(zhì)量百分比如下:c:0.65 ?1.45wt% ；Co:5.24 ?6.93wt % ；Cr:8.72 ?10.27wt% ；Ni:.4.02 ?5.53wt% ；Μο:4.11 ?5.64wt% ；ff:4.31 ?5.74wt% ；Μη:0.79 ?0.99wt %, Nb:.0.95 ?1.15wt% ；V:0.91 ?1.llwt% ；T1:1.25 ?1.45wt% ；Fe:59.74 ?69.05wt% ；在起落架鋼的待修復(fù)區(qū)域，采用激光熔覆的方式制得厚度0.3?0.6mm合金涂層，其中激光熔覆所用工藝參數(shù)為:激光功率范圍5000?6000W，激光掃描速率750?950mm/min，搭接率20%?30%，送粉速率35?45g/min，所輸送的粉末束流與激光束夾角為45°?.55°，光斑直徑3?6_，在氬氣保護下進行，保護氣流量50?60L/min。
【專利摘要】一種用于強化和修復(fù)飛機起落架的涂層材料的制備方法，屬于表面涂層領(lǐng)域。材料質(zhì)量百分比如下：C：0.65～1.45wt％；Co:5.24～6.93wt％；Cr：8.72～10.27wt％；Ni：4.02～5.53wt％；Mo：4.11～5.64wt％；W：4.31～5.74wt％；Mn：0.79～0.99wt％，Nb：0.95～1.15wt％；V：0.91～1.11wt％；Ti：1.25～1.45wt％；Fe：59.74～69.05wt％。制備方法包括以下步驟：在待修復(fù)區(qū)域，制得厚度0.3～0.6mm合金涂層，激光功率5000～6000W，掃描速率750～950mm/min，搭接率20％～30％，送粉速率35～45g/min，粉末束流與激光束夾角為45°～55°，光斑直徑3-6mm，在氬氣保護下進行。本發(fā)明在基材表面形成一定厚度的無氣孔、裂紋等缺陷，冶金質(zhì)量良好的耐磨抗蝕合金涂層。
【IPC分類】C22C38/52, C23C24/10
【公開號】CN104928676
【申請?zhí)枴緾N201510406519
【發(fā)明人】楊膠溪, 張健全, 王艷芳, 常萬慶
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月12日