一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用，属于金属材料和激光熔覆技术领域。本发明专利技术合金粉末由C、Cr、Ni、Mo、Nb、N、Mn、V、Si、B、Ce和Fe元素及Y2O3化合物组成。本发明专利技术通过在设计的铁铬镍钼合金中添加合金基体强化元素(Nb、Mn、N)、晶界强化元素(Ce、Y2O3)和降低熔点改善性能的各元素材料(V、Si、B)，并设计调整各元素的合适含量，使合金粉末在熔覆凝固后形成共格稳定的金属间化合物γ

【技术实现步骤摘要】
一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用


[0001]本专利技术涉及金属材料和激光熔覆
，特别是涉及一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用。

技术介绍

[0002]激光熔覆作为一种先进的再制造技术，随着激光器功率和稳定性的不断提高，以及激光加工技术和配套粉末材料的深入研究，得到了迅速推广和广泛应用。激光熔覆是在金属表面制备与基体牢固冶金结合的高性能表面覆层的先进再制造技术，可以将高熔点的合金材料熔覆在低熔点的基材表面，也可以在低性能基材表面制备出高性能的涂层，以取代大量高级、高性能的整体材料，节约贵重金属，或修复受损的零部件，降低零部件成本，提高零部件的使用性能，延长零部件的使用寿命。
[0003]但是，目前激光熔覆普遍存在多层易开裂、大面积易开裂的问题，这是由于激光熔覆层普遍要求硬度较高，这导致其韧性较差，硬度与韧性的矛盾导致多层、大面积的熔覆层容易产生裂纹、气泡，致使其性能不稳。如何在保证硬度的情况下，避免多层、大面积熔覆层易产生裂纹、气泡的问题，是本领域技术人员亟需解决的一个技术难题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，使多层、大面积熔覆层在保证其硬度的情况下，不产生裂纹、气泡，提高其性能稳定性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术目的之一是提供一种合金粉末，所述合金粉末由以下重量百分比的元素和化合物组成：C：0.3～0.6wt％；Cr：12.0～18.0wt％；Ni：1.2～3.5wt％；Mo：1.0～3.0wt％；Nb：1.2～2.8wt％；N：0.2～0.5wt％；Mn：0.3～1.0wt％；V：0.8～1.8wt％；Si：0.8～2.0wt％；B：0.8～2.0wt％；Ce：1.2～1.6wt％；Y2O3：0.4～0.8wt％；余量为Fe。
[0007]进一步地，所述合金粉末的粒度为100
‑
270目。
[0008]本专利技术目的之二是提供上述合金粉末在激光熔覆领域的应用。
[0009]进一步地，激光熔覆的基材包括碳素钢或低合金钢。
[0010]进一步地，激光熔覆的焦距为280～400mm；光斑直径为3～6mm。
[0011]进一步地，激光熔覆的扫描速度为240～400mm/min；置粉厚度为0.8～1.2mm。
[0012]进一步地，激光熔覆时的保护气体为氩气或高纯氮气。
[0013]进一步地，合金粉末在应用前还包括烘干的步骤，烘干的温度为120
‑
150℃，时间为1.5
‑
2.0小时。
[0014]本专利技术的机理：
[0015](1)本专利技术是在铁镍铬钼合金基础上，添加N、Mn、Nb元素进行合金基体强化，其中N元素通过含氮铁中间合金添加，Mn元素通过金属锰或低碳锰铁合金添加，Nb元素通过金属
铌或铌铁合金添加；
[0016](2)本专利技术通过添加V、Si、B元素降低合金熔点及细化晶粒组织；其中，V元素通过金属钒或钒铁合金添加，Si元素通过硅铁合金添加，B元素通过硼铁合金添加；
[0017](3)本专利技术通过添加稀土元素Ce和稀土氧化物Y2O3进行基体晶界强化和改善熔覆性能；其中稀土元素Ce通过单质或氧化物形式添加；稀土氧化物通过氧化钇陶瓷粉末Y2O3添加；
[0018](4)本专利技术通过调整合金粉末的粒度为100
‑
270目，一方面使其适合气动送粉器匀速送粉，并保证正常合理熔覆；
[0019](5)本专利技术通过添加合金基体强化元素、晶界强化元素和降低熔点改善性能(细化晶粒)的各元素及强化相材料等，改善和优化粉末合金的性能，并设计调整各元素的合适含量。使合金粉末在熔覆凝固后形成共格稳定的金属间化合物γ
′–
Ni3Nb，以及含有弥散相的基体和第二相强化的组织，进而获得良好的综合性能，实现了合金在具有较高硬度和强度的同时，降低了熔点、增加了耐磨、耐蚀性，同时改善了多层、大面积熔覆性能，降低开裂倾向。解决了合金粉末在激光熔覆层中的抗裂性、成型性和工艺性差等问题，满足了失效部件修复对熔覆层耐温、耐磨、耐疲劳和较高强度及易加工等综合性能要求。
[0020]本专利技术公开了以下技术效果：
[0021]本专利技术在铁镍铬钼合金基础上，添加合金基体强化元素、晶界强化元素、形成弥散质点元素和降低熔点细化晶粒元素及第二强化相，并调整各元素的含量，多种强化手段并用，从而强化了合金基体，改善了晶界质量，使合金获得了高硬度耐磨、熔覆性能极佳、易于机加工等良好的综合性能的同时，降低了合金的熔点，改善了多层大面积熔覆性能；解决了合金粉末在激光熔覆层中的抗裂性、成型性、工艺性差的问题，满足了修复部件对熔覆层耐磨、耐蚀、耐疲劳等综合性能的要求。特别难能可贵的是极大降低了合金粉末的多层大面积熔覆开裂倾向，不易发生气孔、夹杂等熔覆缺陷，而且同镍基和钴基合金粉末比，材料成本显著降低。
[0022]本专利技术的适用范围较大，各种碳素钢、低合金钢材质的零部件，均可采用本专利技术的合金粉末进行多层、大面积激光熔覆修复，达到失效零部件重新使用，并延长使用寿命的效果，可广泛应用于矿机、冶金行业的各种油缸、活塞杆、轴类等零部件的激光表面熔覆修复，应用前景极其广阔。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为实施例1激光熔覆层的显微组织图；
[0025]图2为实施例1激光熔覆层的表面形貌图。
具体实施方式
[0026]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限
制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0027]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0028]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0029]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合金粉末，其特征在于，所述合金粉末由以下重量百分比的元素和化合物组成：C：0.3～0.6wt％；Cr：12.0～18.0wt％；Ni：1.2～3.5wt％；Mo：1.0～3.0wt％；Nb：1.2～2.8wt％；N：0.2～0.5wt％；Mn：0.3～1.0wt％；V：0.8～1.8wt％；Si：0.8～2.0wt％；B：0.8～2.0wt％；Ce：1.2～1.6wt％；Y2O3：0.4～0.8wt％；余量为Fe。2.根据权利要求1所述的一种合金粉末，其特征在于，所述合金粉末的粒度为100
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270目。3.如权利要求1或2所述的一种合金粉末在激光熔覆中的应用。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：许广和，陈常义，许圣宇，高婷，曾光，苍鸣，
申请(专利权)人：沈阳稀有金属研究所，
类型：发明
国别省市：