The invention discloses a laser cladding method of fiber reinforced metal matrix composite coating, which comprises the following steps: (a) of the fibers roughening, sensitization and activation and electroless plating, the fiber surface diameter of 0.2 ~ 10 m formation thickness is 50 ~ 100 m nickel layer, wherein fiber, carbon fiber, silica fiber or glass fiber; (two) the three groups of woven fiber template, the plating layer Ni fiber woven into parallel or cross network structure, will prepare good fiber inserted into the surface of the substrate processing V type or U type groove groove, with alloy powder, thickness 1.5mm, the particle size is 20 ~ 40 m; (three) cladding using semiconductor laser, the laser power is 3 ~ 8kW, rectangular spot size is 200mm * 8mm, the scanning speed is 8 ~ 50mm/s, argon. The method has the advantages that a composite coating with uniformly distributed fiber reinforcement can be obtained, and the distance between the fibers can be controlled; the coating has small crystalline grains, combines with the substrate metallurgy, and has excellent performance, and the hardness can be up to 1000 to 1250HV
【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的方法
本专利技术属于金属复合涂层领域,尤其涉及一种激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的方法。技术背景纤维增强复合涂层具备高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐照等性能,在高温结构和耐磨耐腐蚀等领域具备广泛的应用前景。然而以树脂为基的纤维复合涂层使用温度有很大的局限,环氧树脂一般不超过200℃,聚酰亚胺不超过350℃,即使在较低温度下,树脂基的弹性模量和强度也不高,在大的负荷应力下容易开裂。为得到更高温度下使用的高比强度和高比刚度材料,自上世纪60年代中期开始发展纤维增强金属基复合涂层。金属基复合涂层因具备耐高温、高导热能力、低的热膨胀系数和特定的高刚度和强度,在航空航天领域最先开始研发和应用。它是由金属基体和增强相通过一定的工艺复合而成的新型结构材料,按增强相的形态可分为纤维增强金属基复合涂层、晶须及短纤维增强金属基复合涂层、颗粒增强金属基复合涂层等几种形式。金属基复合涂层具有较高的比强度、比刚度以及良好的抗蠕变、耐高温性能,尤其是纤维增强金属基复合涂层在其纤维方向上具有很高的强度和模量,在构件的受力状况基本确定时更能发挥其定向优势。金属基纤维复合材料制备方法主要有粉末冶金法、真空压力浸渗法、挤压铸造法、搅拌铸造法等。粉末冶金法是预先将短纤维与金属粉末制成浆状并混合,经成型干燥热压烧结成型,该法较为复杂,不适宜制备大尺寸零件,成本很高,约为金属基体的4~10倍;真空压力浸渗法最早由美国铝业公司(Alcoa)开发,将增强相制成预制体,放入承压铸型内,加热、抽真空,通过真空产生的负压,使液态基体金属熔体浸渗到预制体中并 ...
【技术保护点】
一种激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的方法,其方法与步骤为:(1)对纤维进行粗化、敏化、活化与化学镀处理,在直径为0.2~10μm的纤维表面形成厚度约为50~100μm的镍层,其中,纤维为碳纤维、石英纤维或玻璃纤维。纤维进行粗化时的溶液配方为:铬酸200~300g/L,浓硫酸150~300ml/L,温度50~60℃,时间90~120min;敏化时的溶液配方为:胶体钯6~10ml/L,盐酸200~300ml,温度30℃,时间60s;活化时溶液配方:氢氧化钠9~11g/L,温度30℃,时间15~30s;化学镀Ni时溶液配方为:六水合硫酸镍35g/L,次亚磷酸钠25g/L,二水合柠檬酸三钠25g/L,氯化铵35g/L,加入5g/L氨水,温度控制在38℃以下,pH=8~9,温度40~60min。在粗化、敏化、活化和化学镀Ni前都需要用去离子水冲洗5min,并烘干;(2)将经过步骤一处理后的纤维均匀分布在合金粉末中,形成激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的专用粉末,放置于基材的槽内。通过三组专用的纤维编织模板,将纤维编织成平行或交叉网状结构,将编制好的纤维网嵌入基材表面加工好的V型槽或U型槽中,铺上合 ...
【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的方法,其方法与步骤为:(1)对纤维进行粗化、敏化、活化与化学镀处理,在直径为0.2~10μm的纤维表面形成厚度约为50~100μm的镍层,其中,纤维为碳纤维、石英纤维或玻璃纤维。纤维进行粗化时的溶液配方为:铬酸200~300g/L,浓硫酸150~300ml/L,温度50~60℃,时间90~120min;敏化时的溶液配方为:胶体钯6~10ml/L,盐酸200~300ml,温度30℃,时间60s;活化时溶液配方:氢氧化钠9~11g/L,温度30℃,时间15~30s;化学镀Ni时溶液配方为:六水合硫酸镍35g/L,次亚磷酸钠25g/L,二水合柠檬酸三钠25g/L,氯化铵35g/L,加入5g/L氨水,温度控制在38℃以下,pH=8~9,温度40~60min。在粗化、敏化、活化和化学镀Ni前都需要用去离子水冲洗5min,并烘干;(2)将经过步骤一处理后的纤维均匀分布在合金粉末中,形成激光熔覆纤维增强金属基复合涂层的专用粉末,放置于基材的槽内。通过三组专用的纤维编织模板,将纤维编织成平行或交叉网状结构,将编制好的纤维网嵌入基材表面加工好的V型槽或U型槽中,铺上合金粉末,厚度为1.5mm,粉末粒径为20~40μm;其中,合金粉末为Ni基合金、Fe基合金或Al基合金,Ni基合金粉末的化学成分为:C0.2wt%,Si2.2wt%,B1.0wt%,Li3.0wt%,Fe8.0wt%,C...
【专利技术属性】
技术研发人员:雷剑波,王春霞,顾振杰,石川,周圣丰,
申请(专利权)人:天津工业大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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