【技术实现步骤摘要】
一种基于管状粉芯丝材的激光熔化沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层及加工方法
本专利技术属于激光熔化沉积技术,更加具体的说,尤其是涉及使用一种管状粉芯丝材进行陶瓷颗粒增强金属基复合涂层及其加工方法。
技术介绍
随着我国经济发展及科技水平的提高,在工业制造领域内对生产设备的数量及质量也日益增大。在设备的实际服役过程中,其零件的性能决定了生产效率。在机械设备的工作过程中不可避免的与外接环境相接触,如高温、高压或摩擦等,这样会在金属零件的外表面产生一定的作用,例如金属的失效,包括磨损、腐蚀、疲劳与断裂等往往都是由金属表面开始的。例如磨损首先发生在金属零件的表面,随着零件与外部环境接触时间的增加,表面作用产生的缺陷会逐渐向零件内部扩展,最终使零件发生失效。若是采用适当的表面处理方法,可以使得磨损引起的失效减少30%左右。因此为了减少表面磨损所造成的损失,研发一种具有高硬度高耐磨性的新型涂层及加工方法迫在眉睫。而机械零件的加工方法对零件的性能有很大的影响,故选择合适的材料加工处理方法则起到了关键的作用。陶瓷颗粒金属基复合涂层MMCp(particlereinforcedmetal-matrixcomposites)从20世纪60年代起逐渐成为了世界各国学者及企业的研究热点之一,且在航空航天、汽车、矿山油井等领域得到了广泛的应用。对于金属基复合涂层,目的在于把基体优越的塑性韧性和成形性与增强体的高承受载荷能力和高硬度高耐磨性能结合起来。以提高表面耐磨性为目标的陶瓷颗粒金属基复合涂层,首先需要增强颗粒自身要具有较高的硬度
【技术保护点】
1.一种基于管状粉芯丝材的激光熔化沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,其特征在于,按照下述步骤进行:/n步骤1,设置位置/n激光束由激光器发出,由光纤传输至激光头,在激光头的引导下激光束照射至工件表面形成激光斑点;工件由夹具固定在工作台上,工作台可实现二维运动;保护气通过保护气喷嘴提供,其与工件间的夹角β在30度到60度范围内,送丝嘴与工件间的夹角α在15度到60度范围内;管状粉芯丝材由送丝嘴送至激光头和工件之间,光丝间距小于等于工件表面激光斑点直径的一半且不等于零,管状粉芯丝材与工件间的距离为0—2mm且不等于零;所述管状粉芯丝材,由位于中央位置的填充陶瓷粉末和外层金属组成,外层金属为管状,包裹填充陶瓷粉末;/n步骤2,设置保护气流量、送丝速度、激光功率、激光斑点直径和工作台行走速度;/n步骤3,施焊并保持前向送丝形成连续的稳定插注过渡过程,在高能激光束的作用下,管状粉芯丝材丝材端部与母材熔化,管状粉芯丝材丝材熔化金属与母材的熔化金属形成了液态熔池,管状粉芯丝材由送丝嘴传输不断地插入熔池中,外层金属在激光与熔池的能量下不断熔化维持熔池形貌,填充陶瓷粉末在外层金属熔化后分散在液态熔池中,随 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于管状粉芯丝材的激光熔化沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,其特征在于,按照下述步骤进行:
步骤1,设置位置
激光束由激光器发出,由光纤传输至激光头,在激光头的引导下激光束照射至工件表面形成激光斑点;工件由夹具固定在工作台上,工作台可实现二维运动;保护气通过保护气喷嘴提供,其与工件间的夹角β在30度到60度范围内,送丝嘴与工件间的夹角α在15度到60度范围内;管状粉芯丝材由送丝嘴送至激光头和工件之间,光丝间距小于等于工件表面激光斑点直径的一半且不等于零,管状粉芯丝材与工件间的距离为0—2mm且不等于零;所述管状粉芯丝材,由位于中央位置的填充陶瓷粉末和外层金属组成,外层金属为管状,包裹填充陶瓷粉末;
步骤2,设置保护气流量、送丝速度、激光功率、激光斑点直径和工作台行走速度;
步骤3,施焊并保持前向送丝形成连续的稳定插注过渡过程,在高能激光束的作用下,管状粉芯丝材丝材端部与母材熔化,管状粉芯丝材丝材熔化金属与母材的熔化金属形成了液态熔池,管状粉芯丝材由送丝嘴传输不断地插入熔池中,外层金属在激光与熔池的能量下不断熔化维持熔池形貌,填充陶瓷粉末在外层金属熔化后分散在液态熔池中,随着工件向相反的方向移动,管状粉芯丝材平稳过渡最终形成熔覆层。
2.根据权利要求1所述的一种基于管状粉芯丝材的激光熔化沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,其特征在于,外层金属作为基体金属,如Fe、Ni、Ti、Co;填充陶瓷粉末为陶瓷颗粒和/或合金元素,陶瓷颗粒为WC、TiC、SiC,合金元素为Ti、Ni、V、,Mn、Si、Cr、Co、Al、Cu、B或者稀土元素;直径为1—3mm,外层金属厚度为0.2—0.6mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于管状粉芯丝材的激光熔化沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,其特征在于,激光头在机械手臂的带动下进行运动实现调节;保护气喷嘴与工件间的夹角β为30—45度;送丝嘴与工件间的夹角α为30—50度。
4.根据权利要求1所述的一种基于管状粉芯丝材的激光熔化沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,其特征在于,激光斑点为圆形,其直径d为3—5mm;激光斑点为正方形时,选择其中心作为园形激光斑点的中心,其边长作为圆形激光斑点的直径,长度为3—5mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于管状粉芯丝材的激光熔化沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,其特征在于,保护气流为氮气、氦气或者氩气,保护气流量在10L/min到30L/min范围内;激光功率在900W到1300W之间时,送丝速度在1mm/s到7mm/s之间,工作台行走速度在1mm/s到6mm/s之间。
6.一种基于管状粉芯丝材的激光熔化沉积陶瓷颗粒增强金属基复合涂层的加工方法,其特征在于,按照下述步骤进行:
步骤1,设置位置
激...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨立军,赵圣斌,孙涛,许赛,黄一鸣,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。