一種專用于連續(xù)式光纖激光合金化的陶瓷合金粉末的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及陶瓷合金粉末，特別是一種專用于連續(xù)式光纖激光合金化的陶瓷合金 粉末。
【背景技術(shù)】
[0002] 磨損是工程構(gòu)件=種主要的失效形式之一，磨損來源于摩擦，世界上約有一半的 能源消耗在克服機械零件對偶表面相互作用的摩擦上。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年因磨損造 成的損失高達數(shù)十億元，解決材料的磨損問題是十分重要的。磨損一般是從材料表面開始 的，因此對材料表面進行改性處理，W提高其表面的硬度、耐磨性、耐蝕性等性能是減少磨 損損失行之有效的方法。激光表面合金化技術(shù)是通過把需要合金化的物質(zhì)直接或間接的結(jié) 合到基體材料表面，然后在高能激光束的福照下使得基材表面薄層和合金化物質(zhì)一起快速 烙化、混合，烙化層在極短的時間內(nèi)形成一定厚度和化學(xué)成分的新表面合金層。
[0003] 激光表面合金化作為一種新型的激光表面改性技術(shù)，因其具有能量作用集中、熱 影響區(qū)小、合金化層組織細小致密、提高其硬度及耐磨性、耐蝕性、易實現(xiàn)自動化等特點，擁 有廣闊的市場前景。目前，鋼鐵表面的激光合金化技術(shù)雖然已經(jīng)起步，但現(xiàn)有技術(shù)水平較 低，尤其在陶瓷硬質(zhì)相的選擇、激光掃描參數(shù)控制方面需進一步研究和提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種與連續(xù)光纖激光的特性相匹配的專用于 連續(xù)式光纖激光合金化的陶瓷合金粉末。
[00化]本發(fā)明的目的是運樣實現(xiàn)的：該陶瓷合金粉末，由合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相組成，合 金粉末由W下重量百分含量的組分組成：5-8%氣化巧，8-12%棚，3-5%氧化銅，15-25%氮 化娃。
[0006] 所述陶瓷硬質(zhì)相為碳化鶴和碳化鐵的混合物，所述碳化鶴的重量為合金粉末和陶 瓷硬質(zhì)相總重量的3-6%，所述碳化鐵的重量為合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相總重量的10-15%。
[0007] 有益效果，由于采用了上述方案，陶瓷合金粉末在連續(xù)式光纖激光合金化中，陶瓷 合金粉末，生成的組織致密均勻，具有亞微米陶瓷細晶結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的抗摩擦磨損性能。利于 控制稀釋率，釋放氣泡，減少氣孔，無裂紋、縮孔等缺陷，并具有高硬度等優(yōu)異金屬學(xué)性能。
【具體實施方式】
[0008] 下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述：
[0009] 該陶瓷合金粉末，由合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相組成，合金粉末由W下重量百分含量 的組分組成：5-8%氣化巧，8-12%棚，3-5%氧化銅，15-25%氮化娃；所述陶瓷硬質(zhì)相為碳 化鶴和碳化鐵的混合物，所述碳化鶴的重量為合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相總重量的3-6%，所述 碳化鐵的重量為合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相總重量的10-15%。
[0010] 本發(fā)明所述的陶瓷合金粉末中各成分的作用分別如下：
[0011] 氣化巧（CaF2):作為添加材料，用于減少合金層凝固時的內(nèi)應(yīng)力，防止凝固后出 現(xiàn)熱裂紋、縮孔、縮松等缺陷，提高金屬內(nèi)部組織的致密性。
[0012] 棚度）元素：在合金粉末中起自行脫氧和造渣的作用，可W與進入合金層的氧元 素優(yōu)先形成棚酸鹽，覆蓋于合金層表面，防止液態(tài)金屬過度氧化，還能降低合金的烙點，改 善烙體對基體金屬的潤濕能力，對合金的流動性及表面張力產(chǎn)生有利的影響。
[0013] 氧化銅化a203):提高因溫度變化的穩(wěn)定性和壽命，細化晶粒、生成的組織致密均 勻，利于釋放氣泡，減少氣孔。
[0014] 氮化娃（SiM):作為除碳化鶴（WC)之外的第二種陶瓷顆粒存在，在合金化過程中 不烙化，但對激光的熱吸收率大，可加速分散熱量，并作為低硬度金屬元素與超高硬度陶瓷 顆粒的緩和，增強抗蠕變性，抗氧化性，提高耐腐蝕性。
[0015] 碳化鶴（WC)在激光合金化過程中不烙化，均勻分布在烙池中，作為強化微粒存在 于合金層中，極大地增強了合金層的硬度及耐磨性。
[0016] 碳化鐵（TiC)在激光合金化過程中不烙化，作為強化微粒均勻分布，存在于合金 層中，極大地增強了合金層的硬度和強度。
[0017] 實施例1 :用于連續(xù)光纖激光合金化的陶瓷合金粉末的重量百分比的配比是：6% 氣化巧，9 %棚，3 %氧化銅，20 %氮化娃，3 %碳化鶴和15 %碳化鐵。 陽0化]實施例2 :將按重量百分比為5%氣化巧，8%棚，3%氧化銅，15%氮化娃；3%碳化 鶴，10%碳化鐵的比例稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的陶瓷合金粉末。
[0019] 實施例3 :將按重量百分比為6%氣化巧，9%棚，4%氧化銅，20%氮化娃；5%碳化 鶴，13%碳化鐵的比例稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的陶瓷合金粉末。
[0020] 實施例4 :將按重量百分比為8 %氣化觀12 %棚，5 %氧化銅，25 %氮化娃；6 %碳 化鶴，15%碳化鐵的比例稱取500g樣品，經(jīng)制樣后得到200-300目的陶瓷合金粉末。
[0021] 由實施例4配制得到的陶瓷合金粉末，在2000W連續(xù)光纖激光功率，光斑尺寸 10mm2,掃描速度15mm/s，送粉速率20g/min等工藝條件下，對基材為Q450鐵素體球墨鑄鐵 表面進行激光合金化處理，室溫下，檢測結(jié)果如下表所示：
[0022]
【主權(quán)項】
1. 一種專用于連續(xù)式光纖激光合金化的陶瓷合金粉末，其特征是：該陶瓷合金粉末， 由合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相組成，合金粉末由以下重量百分含量的組分組成：5-8%氟化鈣， 8-12 %硼，3-5%氧化鑭，15-25 %氮化硅。2. 根據(jù)權(quán)利要求1 一種專用于連續(xù)式光纖激光合金化的陶瓷合金粉末，其特征是：所 述陶瓷硬質(zhì)相為碳化鎢和碳化鈦的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1 一種專用于連續(xù)式光纖激光合金化的陶瓷合金粉末，其特征是：所 述碳化鎢的重量為合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相總重量的3-6%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1 一種專用于連續(xù)式光纖激光合金化的陶瓷合金粉末，其特征是：所 述碳化鈦的重量為合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相總重量的10-15%。
【專利摘要】一種專用于連續(xù)式光纖激光合金化的陶瓷合金粉末，屬于陶瓷合金粉末。該陶瓷合金粉末，由合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相組成，合金粉末由以下重量百分含量的組分組成：5-8％氟化鈣，8-12％硼，3-5％氧化鑭，15-25％氮化硅；所述陶瓷硬質(zhì)相為碳化鎢和碳化鈦的混合物，所述碳化鎢的重量為合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相總重量的3-6％，所述碳化鈦的重量為合金粉末和陶瓷硬質(zhì)相總重量的10-15％。本發(fā)明制得的陶瓷合金粉末，生成的組織致密均勻，具有亞微米陶瓷細晶結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的抗摩擦磨損性能。利于控制稀釋率，釋放氣泡，減少氣孔，無裂紋、縮孔等缺陷，并具有高硬度等優(yōu)異金屬學(xué)性能。
【IPC分類】C23C24/10, C22C32/00, B22F1/00
【公開號】CN105195729
【申請?zhí)枴緾N201510266306
【發(fā)明人】陳正, 樊宇, 崔榮欣, 徐杰, 范賀良, 陳強
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年5月22日