一种激光熔覆粉末及在铝合金表面激光熔覆的方法技术

本申请提供一种激光熔覆粉末及在铝合金表面激光熔覆的方法，属于激光熔覆技术领域。激光熔覆粉末包括：8～20wt％镍基合金粉末、5～12wt％碳化钨粉末和70～80wt％铜粉。镍基合金粉末包括0.6～1.0wt％C、14～17wt％Cr、2.5～4.5wt％B、3～4.5wt％Si以及余量的Ni。本申请的激光熔覆粉末能够用于在铝合金表面通过激光熔覆的方法制得无裂纹或裂纹较少的硬质熔覆层，提升铝合金表面的耐磨性能。本申请的在铝合金表面激光熔覆的方法通过使用上述激光熔覆粉末，采用高速激光熔覆的工艺方法，并通过对激光束的激光能量的控制，使得熔覆层和铝合金基体牢固可靠结合。铝合金基体牢固可靠结合。铝合金基体牢固可靠结合。

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆粉末及在铝合金表面激光熔覆的方法


[0001]本申请涉及激光熔覆
，具体而言，涉及一种激光熔覆粉末及在铝合金表面激光熔覆的方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有密度小、塑性好、易切削加工等一系列性能优点，在航空航天、轨道交通、汽车、船舶、化工等领域有着广泛的应用。然而，铝合金硬度低、耐磨性差，这限制了铝合金构件的应用范围。
[0003]镍及合金具有高的硬度，可以提升铝合金的耐磨性能。可以在合金表面镀镍提升铝合金的耐磨性能，但镀层和基体结合强度不到，而且对此工艺环境污染较大。
[0004]激光熔覆作为先进的表面处理技术之一，通过在基体表面添加熔覆材料，并利用高能量密度的激光束熔化填充材料，使得熔覆层和基体发生冶金结合。它可以明显的改善材料的综合性能，提升构件的服役寿命，是材料表面改性发展的重要方向。然而，激光熔覆过程中，镍和铝容易混合生成大量的金属间化合物脆性相，导致熔覆层内部出现裂纹。为了改善或解决上述问题，可以使用铺粉的方法，且在粉末中加入稀土，能在铝合金表面得到镍基涂层。但铺粉方法极大增大了工艺的复杂性及成本，且无法应用于复杂曲面。另外，单纯镍基涂层对硬度的提升也有限，需要进一步对硬度和耐磨性进行提升。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种激光熔覆粉末及在铝合金表面激光熔覆的方法，其能够在铝合金表面制得无裂纹或裂纹较少的硬质熔覆层，并提升铝合金表面的耐磨性能。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]在第一方面，本申请示例提供了一种激光熔覆粉末，其包括：8～20wt％镍基合金粉末、5～12wt％碳化钨粉末和70～80wt％铜粉。
[0008]镍基合金粉末包括0.6～1.0wt％C、14～17wt％Cr、2.5～4.5wt％B、3～4.5wt％Si以及余量的Ni。
[0009]在上述技术方案中，本申请的激光熔覆粉末能够用于在铝合金表面通过激光熔覆的方法制得无裂纹或裂纹较少的硬质熔覆层，提升铝合金表面的耐磨性能。
[0010]结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述激光熔覆粉末为球形粉末。
[0011]结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述激光熔覆粉末的粒径为20～50μm。
[0012]结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述激光熔覆粉末包括：8wt％镍基合金粉末、12wt％碳化钨粉末和80wt％铜粉。
[0013]镍基合金粉末包括0.71wt％C、15.72wt％Cr、3.26wt％B、4.28wt％Si以及余量的Ni。
[0014]在第二方面，本申请示例提供了一种在铝合金表面激光熔覆的方法，其包括：以上述激光熔覆粉末为熔覆原料，采用激光熔覆的方法在铝合金基体表面形成熔覆层。
[0015]在上述技术方案中，本申请的在铝合金表面激光熔覆的方法能够在铝合金表面通过激光熔覆的方法制得无裂纹或裂纹较少的硬质熔覆层，提升铝合金表面的耐磨性能。
[0016]结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述熔覆原料在熔覆前通过以下方法处理：
[0017]将镍基合金粉末、碳化钨粉末和铜粉混合，烘干。
[0018]可选地，混合的方法包括球磨混粉。
[0019]可选地，球磨混粉过程中的球料比为2～4:1。
[0020]可选地，球磨混粉的时间为240～360min。
[0021]可选地，球磨混粉在惰性气体保护下进行。
[0022]可选地，烘干过程中的温度为90～150℃，时间为300～420min。
[0023]在上述示例中，球磨混粉的方式有利于熔覆原料混均匀。
[0024]结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的示例中，在上述激光熔覆的过程中，激光束相对于铝合金基体表面扫描的速率为8～12m/min。
[0025]结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的示例中，上述激光熔覆的激光束的激光功率为2.5～3kW。
[0026]可选地，激光束呈高斯热源分布。
[0027]可选地，激光束在焦点处形成的斑点的直径为1～2mm。
[0028]在上述示例中，本申请的在铝合金表面激光熔覆的方法通过对激光束的激光能量的控制，使得熔覆层和铝合金基体牢固可靠结合。
[0029]结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的示例中，采用送粉器转移熔覆原料，送粉器的转速为2～3r/min。
[0030]在上述示例中，控制送粉器的转速有利于控制熔覆层和铝合金基体界面处金属间化合物的厚度。
[0031]结合第二方面，在本申请的第二方面的第五种可能的示例中，上述铝合金基体至少部分的形状为圆柱形，保持铝合金基体以其轴线旋转，铝合金基体表面的线速度为8～12m/min。
[0032]可选地，铝合金基体的直径为50mm。
[0033]在上述示例中，保持铝合金基以其轴线旋转，激光束和送粉器相互配合能够在铝合金基体的曲面上形成多圈熔覆层。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0035]图1为本申请实施例1的在铝合金表面激光熔覆的方法形成的熔覆层的截面金相图；
[0036]图2为本申请实施例2的在铝合金表面激光熔覆的方法形成的熔覆层的截面金相图；
[0037]图3为本申请实施例3的在铝合金表面激光熔覆的方法形成的熔覆层的截面金相图；
[0038]图4为本申请对比例1的在铝合金表面激光熔覆的方法形成的熔覆层的截面金相图；
[0039]图5为本申请对比例2的在铝合金表面激光熔覆的方法形成的熔覆层的截面金相图；
[0040]图6为本申请对比例3的在铝合金表面激光熔覆的方法形成的熔覆层的截面金相图；
[0041]图7为本申请对比例4的在铝合金表面激光熔覆的方法形成的熔覆层的截面金相图；
[0042]图8为本申请实施例1的完成激光熔覆的铝合金基体在深度方向上的截面微观硬度分布图。
具体实施方式
[0043]下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0044]以下针对本申请实施例的一种激光熔覆粉末及在铝合金表面激光熔覆的方法进行具体说明：
[0045]本申请提供一种激光熔覆粉末，其包括：8～20wt％镍基合金粉末、5～12wt％碳化钨粉末和70～80wt％铜粉。
[0046本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆粉末，其特征在于，所述激光熔覆粉末包括：8～20wt％镍基合金粉末、5～12wt％碳化钨粉末和70～80wt％铜粉；所述镍基合金粉末包括0.6～1.0wt％C、14～17wt％Cr、2.5～4.5wt％B、3～4.5wt％Si以及余量的Ni。2.根据权利要求1所述的激光熔覆粉末，其特征在于，所述激光熔覆粉末为球形粉末。3.根据权利要求2所述的激光熔覆粉末，其特征在于，所述激光熔覆粉末的粒径为20～50μm。4.根据权利要求1～3任一项所述的激光熔覆粉末，其特征在于，所述激光熔覆粉末包括：8wt％镍基合金粉末、12wt％碳化钨粉末和80wt％铜粉；所述镍基合金粉末包括0.71wt％C、15.72wt％Cr、3.26wt％B、4.28wt％Si以及余量的Ni。5.一种在铝合金表面激光熔覆的方法，其特征在于，所述在铝合金表面激光熔覆的方法包括：以所述权利要求1～4任一项所述的激光熔覆粉末为熔覆原料，采用激光熔覆的方法在铝合金基体表面形成熔覆层。6.根据权利要求5所述的在铝合金表面激光熔覆的方法，其特征在于，所述熔覆原料在熔覆前通过以下方法处理：将所述镍基合金粉末、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙军浩，焦伟，李铸国，冯珂，凌玮，刘长清，王瑞博，连宏宇，刘丽，程静，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：