The present invention provides a heat, sound, magnetic field energy method composite ceramic coatings assisted laser cladding metal, characterized by induction heating and electromagnetic composite ultrasonic energy can assisted laser cladding method to produce high performance defect free metal based ceramic coating field combined with the real time preheating of the substrate by high frequency induction heating device, and open the electromagnetic energy field device compound ultrasonic effect on weld pool, and in the cladding after again by induction heating device for coating the slow cooling treatment, in improving the use rate and grain refinement, eliminate cracks and pores in laser cladding powder and high efficiency. The performance of cladding layer obtained ceramic particle reinforced phase distribution, microstructure refinement. Through the introduction of electromagnetic ultrasonic energy field composite effect of laser molten pool, so as to obtain ceramic particles in rapid induction heating assisted laser cladding process enhanced phase distribution, microstructure refinement and homogenization, no crack porosity and high performance of cladding layer.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料表面激光制备涂层领域,特指一种热、声、磁复合能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层的方法。
技术介绍
激光熔覆技术以其冷却速度快、涂层稀释率低、热变形小及易实现自动化控制等优势在机械、汽车、航空航天及石油化工等领域具有广阔的应用前景。金属基陶瓷材料成功地将金属相的强度、韧性和陶瓷材料的优异耐磨、耐蚀等性能结合起来,构成一种新的复合材料,既满足了对材料表面特殊性能的要求,又节约了大量的贵重元素,被广泛应用于材料的表面改性层中。激光熔覆金属基陶瓷材料目前已成为激光熔覆制备涂层的研究热点。但激光熔覆金属基陶瓷涂层工艺在实际应用中仍存在一些问题,如激光熔覆效率较低、熔覆层易产生孔隙、裂纹、熔覆层组织存在粗大柱状枝晶及较大的残余应力易使涂层剥落等不足,这极大地阻碍了该技术在工业化应用中的推广。针对上述的问题,已有相关学者提出工艺上的改进措施。专利号为CN200710052457.7的专利申请提出了将激光束与高频电磁感应加热相结合的复合熔覆方法,以大幅度提高熔覆的速度和效率。但该方法虽可降低涂层与基体的温度梯度,提高熔覆效率,减小开裂敏感性,但由于温度梯度减小,熔池冷却速率降低,进而使得凝固组织在熔化凝固过程中有更多的时间长大,导致组织粗化,影响熔覆层的性能。随着激光复合制造的发展,通过外加能场辅助激光熔覆制备高性能涂层得到广泛关注。专利号为CN201310061962.3和CN201210225593.2的专利分别申请介绍了超声波振动及电磁搅拌辅助激光熔覆的方法,然而由于激光熔池存在时间短,产生的超声空化、声流搅拌及磁力搅拌对熔池的作用时间很短,故仅通过 ...
【技术保护点】
一种热、声、磁复合能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层的方法,其特征在于,采用感应加热与电磁‑超声复合能场相结合的多能场辅助激光熔覆方法制备高性能无缺陷金属基陶瓷涂层,具体包括以下步骤:A)将经打磨、清洗和吹干后的基材(11)安装固定在夹具(10)上;B)将配比好的金属基陶瓷粉末放入球磨机中混合,待搅拌均匀后将粉末放入送粉器(3);C)将感应加热线圈(4)与基材(11)间距设定在1~5mm内,调节感应加热电源(5),通过高频感应加热对基材(11)进行预热,使基材(11)表面温度在280~800℃;D)待试样表面温度达到预定温度后,打开电磁‑超声复合能场装置实现感应加热、电磁搅拌与超声振动的多场耦合;所述电磁‑超声复合能场装置为超声振动装置及电磁搅拌装置;E)打开激光器(1)实现同步轴向送粉多能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层加工;F)待熔覆结束后关闭同轴送粉器(3)及电磁‑超声复合能场装置,利用高频感应加热装置对熔覆层(12)进行缓冷处理。
【技术特征摘要】
1.一种热、声、磁复合能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层的方法,其特征在于,采用感应加热与电磁-超声复合能场相结合的多能场辅助激光熔覆方法制备高性能无缺陷金属基陶瓷涂层,具体包括以下步骤:A)将经打磨、清洗和吹干后的基材(11)安装固定在夹具(10)上;B)将配比好的金属基陶瓷粉末放入球磨机中混合,待搅拌均匀后将粉末放入送粉器(3);C)将感应加热线圈(4)与基材(11)间距设定在1~5mm内,调节感应加热电源(5),通过高频感应加热对基材(11)进行预热,使基材(11)表面温度在280~800℃;D)待试样表面温度达到预定温度后,打开电磁-超声复合能场装置实现感应加热、电磁搅拌与超声振动的多场耦合;所述电磁-超声复合能场装置为超声振动装置及电磁搅拌装置;E)打开激光器(1)实现同步轴向送粉多能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层加工;F)待熔覆结束后关闭同轴送粉器(3)及电磁-超声复合能场装置,利用高频感应加热装置对熔覆层(12)进行缓冷处理。2.根据权利要求1所述的热、声、磁复合能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层的方法,其特征在于,所述步骤A)中的基材(11)通过四个螺丝杆(16)经垫片(17)进行夹紧定位。3.根据权利要求1所述的热、声、磁复合能场辅助激光熔覆金属基陶瓷涂层的方法,其特征在于,所述步骤B)中金属基陶瓷粉末...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐家乐,周建忠,王松涛,黄舒,何文渊,孟宪凯,丁浩,李京,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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