一种激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料制造技术

本发明专利技术属于国际专利分类表中的C23C24/10(2006.01)I技术领域，涉及一种激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料。该合金粉末材料包括如下组分：Co、Ce、O、Cr、Fe、Ni、Si、B，其质量百分比组分为：Ce：0.5~4%，O：0.1~2%，Cr：5~13%，Fe：2~9%，Ni：2~6%，Si：0.5~4%，B：2~5%，Co：余量。该高耐磨钴基合金涂层是通过激光复合工艺方式向钴基材料基体中复合添加CeO2材料，在保障红硬性的同时提高钴基合金的耐磨性能，并提高了熔覆层的强度。并提高了熔覆层的强度。并提高了熔覆层的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料


[0001]本专利技术属于国际专利分类表中的C23C24/10(2006.01)I
，涉及一种激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料。

技术介绍

[0002]稀土元素由于其特殊作用在各行各业的应用广泛，冶金、化工、生物、医疗、玻璃、陶瓷、轻纺和农林等都有稀土的应用与开发，特别是在冶金行业，稀土的应用尤为积极广泛，总体来讲，稀土元素的主要作用分为：对夹杂物的变质作用、对熔池凝固过程的影响、减小溶质元素的枝晶偏析等作用。由于稀土上述良好的作用，人们自然想到将稀土应用于激光熔覆上。稀土元素在激光熔覆方面的应用并不是很完善，但从已有的研究结果来看，适量的稀土对激光熔覆起着显著的改善作用。我国是稀土大国，稀土元素种类齐全，开发成本低，利用好稀土元素的作用是具有战略性意义的。
[0003]钴基合金粉末以冶金形式存在，具有高硬度和耐磨损等性能，在工程材料应用中，常用来增强材料的耐磨性；应用传统的表面改性方法如热喷涂、气相沉积以及离子束沉积等方法可实现材料表面性能的改善。
[0004]热连轧线侧导板作为热连轧生产线卷取机前重要的设备之一，其主要作用是为夹持带钢边部，引导带钢顺利进入卷取机进行卷取。但是由于在实际使用过程中，这种夹持引导作用视为一种强力滑动摩擦过程，对侧导板的耐磨表面要求十分高，传统使用的耐磨材料无法适用于该工况，该位置需要具有一定高温红硬性能的材料才比较适合。然而，在热连轧线侧导板产品使用工况中，传统钴基合金的耐磨性能远远不够，恶劣的工况条件对该产品的材料性能综合的耐磨性能有着更高的要求，不仅要求较好的红硬性，还要求具有较高的耐磨性能，而加入稀土元素CeO2是一个十分有意义的研究方向——即如何在保障钴基合金红硬性同时又提供钴基合金的耐磨性能，这是目前十分有实际应用意义的问题。
[0005]激光熔覆表面改性技术是一种广泛应用的表面硬化技术工艺，其利用具有高能量密度的激光束熔化熔覆材料和非常小部分的基体，在材料表面形成很薄的、低稀释率的、50μm到2mm与基体材料结合良好的熔覆层。与传统能量相比，激光具有更会集的能量和更加精确地控制性。
[0006]由于目前针对热连轧线侧导板使用的含CeO2高耐磨钴基合金材料的激光熔覆领域上并没有相应的材料，而向钴基耐磨合金中添加适量比例CeO2可以细化晶粒，使组织更加均匀，增加材料整体强度，对热连轧线侧导板的使用寿命延长及热连轧线上整体作业率的提升具有积极意义，所以对经过专门的研发讨论开发，研制出一种通过激光表面技术应用于热连轧线侧导板的含CeO2高耐磨钴基合金材料。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料。本专利技术采用激光熔覆的方法制造侧导板，并大幅度提高其
使用寿命；该高耐磨钴基合金涂层是通过激光复合工艺方式向钴基材料基体中复合添加CeO2材料，在保障红硬性的同时提高钴基合金的耐磨性能，并提高了熔覆层的强度。
[0008]一种激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料，该合金粉末材料包括如下组分：Co、Ce、O、Cr、Fe、Ni、Si、B，其质量百分比组分为：Ce：0.5~4%，O：0.1~2%，Cr：5~13%，Fe：2~9%，Ni：2~6%，Si：0.5~4%，B：2~5%，Co：余量。
[0009]进一步地，所述合金粉末材料是通过真空熔炼、真空气雾化、筛选等工序制备的，粒度是
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100
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+325目。
[0010]进一步地，所述合金粉末材料适用于光纤激光器，在应用所述粉末材料的熔覆工艺参数是：功率：1250~2250W，光斑直径：4.5~5.5mm，扫描速度：55~75mm/s，置粉厚度：1.5~2.5mm。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下。
[0012]1、本专利技术通过激光方式向具有高温红硬性性能的钴基合金基体组织中复合添加CeO2粉末以期提高材料的耐磨性能；进一步设计5组添加比例并进行耐磨性能对比后确定添加CeO2添加最佳比例——使合金粉末获得优越的综合性能，从而实现了合金在具有较高的红硬性的同时，具有良好的耐磨性能，并且通过激光熔覆技术使其与底部钢基材形成致密的冶金结合层，满足激光熔覆热连轧线侧导板的使用要求。
[0013]2、设计5种比例含量的稀土氧化物CeO2相应加入强化了钴基合金基体强度，在钴基合金基体中起到了固溶强化作用。通过摩擦试验以及显微硬度检测、磨损失重量对比分析，确定了稀土氧化物添加的最佳比例2%，产生显著的合金强化作用。这种情况下的合金整体性能体现在工艺稳定并且成分均匀，提高了产品的使用寿命，进而有力地保障了产品的整体使用性能。
附图说明
[0014]图1不同含量CeO2显微硬度。
[0015]图2不同含量CeO2摩擦磨损系数。
[0016]图3不同含量CeO2磨损失重量。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0018]一种激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料，该合金粉末材料包括如下组分：Co、Ce、O、Cr、Fe、Ni、Si、B，其质量百分比组分为：Ce：0.5~4%，O：0.1~2%，Cr：5~13%，Fe：2~9%，Ni：2~6%，Si：0.5~4%，B：2~5%，Co：余量。
[0019]进一步地，所述合金粉末材料是通过真空熔炼、真空气雾化、筛选等工序制备的，粒度是
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+325目。
[0020]进一步地，所述合金粉末材料适用于光纤激光器，在应用所述粉末材料的熔覆工艺参数是：功率：1250~2250W，光斑直径：4.5~5.5mm，扫描速度：55~75mm/s，置粉厚度：1.5~2.5mm。
[0021]基合金熔覆层的工艺参数及稀土氧化物CeO2的含量范围要研究不同含量的稀土氧化物CeO2对激光复合制造钴基合金体系激光熔覆层的影响，然后以显微硬度、摩擦磨损系数和磨损实验失重量作为评判标准，选出最佳的比例参数，如图1
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3所示。
[0022]所以本专利技术不仅是在钴基合金中成功加入稀土元素，还寻求确定出了稀土氧化物CeO2的最大添加量。
[0023]本发保障钴基合金自身良好红硬性能的同时又向钴基合金材料中添加稀土氧化物CeO2，这种稀土氧化物CeO2可以促进晶粒尺寸细化，金相组织更加均匀，增加晶粒接触面积，延长断裂路径，从而加强了材料的整体的断裂强度。同时，添加稀土氧化物CeO2可以有效地与基体合金元素作用而形成密度较高且分布均匀的各种位错及较大尺寸的位错环,使其他金属元素更易与之形成固溶体或微合金化合物,起到固溶强化、弥散强化及相应的催化活化作用。这种强化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料，其特征在于，该合金粉末材料包括如下组分：Co、Ce、O、Cr、Fe、Ni、Si、B；其质量百分比组分为：Ce 0.5~4%，O 0.1~2%，Cr 5~13%，Fe 2~9%，Ni 2~6%，Si 0.5~4%，B 2~5%，Co 余量。2.如权利要求1所述的激光制造应用于热连轧线侧导板的高耐磨钴基合金材料，其特征在于，所述合金粉末材料是通过真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冬雪，董思远，陈海涛，
申请(专利权)人：沈阳大陆激光工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：