一种等离子熔覆用铁基合金粉末及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种等离子熔覆用铁基合金粉末及其制备方法和应用，属于合金材料技术领域；本发明专利技术提供的等离子熔覆用铁基合金粉末包括以下质量百分数的组分：25

【技术实现步骤摘要】
一种等离子熔覆用铁基合金粉末及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于合金材料
，尤其涉及一种等离子熔覆用铁基合金粉末及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国科技的快速发展对不同工作环境下的工件材料提出更严苛的要求。在工业领域中传统材料逐渐无法满足生产应用对性能的需求，其中冶金、石化、核电、火电、航空航天等行业高温高载荷条件下工件的耐磨性能提升更是研究难点。为了解决上述问题，研究人员通过表面熔覆技术，对工件进行修复和强化，减少了生产成本和材料的浪费，同时增强了工件表面的耐磨损和耐腐蚀等性能。等离子熔覆技术是表面工程领域的关键技术之一，具有熔覆材料适用性广、工艺可控性好、工作环境要求低、设备成本较低且操作简单等特点。利用等离子熔覆技术，可以根据性能需求在基体材料表面制备耐磨熔覆层，提高基体材料表面耐磨性能。
[0003]熔覆层的性能与熔覆材料密切相关，相比钴基、镍基合金而言，铁基合金粉末由于价格低廉得到广泛应用。我国硼资源丰富且成本低廉，硼与合金元素生成的各类硼化物增强相具有比碳化物更高的硬度以及热稳定性，在耐磨损领域也有着广阔的应用前景。在硼化物增强铁基材料体系中，二元硼化物不稳定，易与基体粘结金属反应形成三元硼化物。B元素与其它元素反应形成Fe2B和Mo2FeB2等多种类型的二元及三元硼化物硬质相，具有高硬度及高温稳定性等优点。由于硼化物硬质相的反应析出行为受材料成分及制备工艺极大的影响，Fe2B和Mo2FeB2等呈现的不同形态、尺寸分布，都会对材料耐磨性能产生影响。Cr元素为铁素体形成元素，在基体中具有高溶解度，在高温加热下具有抗氧化脱碳的作用，硼碳化物中的部分Fe元素会被Cr元素取代，部分基体组织由珠光体和铁素体转变为马氏体，硬度及耐磨性上升，改善硬质相分布形态和力学性能。Mo元素的加入促使富Mo和富Cr的复合二元硼化物M2B生成，耐磨性提高。Ni为γ
‑
Fe形成元素，Ni能提高熔覆层韧性，改善熔覆层组织和力学性能。另外，添加部分稀土元素，可以抑制裂纹的产生，调控Mo2FeB2硼化物的晶粒尺寸及形态分布。因此，对熔覆层的硼化物组织进行调控，开发硼化物强化的耐高温、耐磨、高硬度、高强韧、低稀释率、无冶金缺陷的等离子熔覆层具有重要应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种能够使得熔覆层具有较高的硬度和强韧性，并且具有良好的耐磨性以及与基体材料冶金结合良好的等离子熔覆用铁基合金粉末及其制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种等离子熔覆用铁基合金粉末，所述等离子熔覆用铁基合金粉末包括以下质量百分数的组分：25
‑
40％Mo、1
‑
5％Ni、1
‑
5％Cr、1
‑
4％B、0
‑
3％CeO2、余量为Fe。
[0006]本专利技术提供的等离子熔覆用铁基合金粉末通过优选合适添加量的Mo、Ni、Cr、B和
CeO2，从而能够实现组分间的相互配合，从而将得到的等离子熔覆用铁基合金粉末用于后续的熔覆层的制备上时，得到的熔覆层具有优异的硬度和强韧性，并且具有良好的耐磨性以及与基体材料冶金结合良好。
[0007]作为本专利技术所述等离子熔覆用铁基合金粉末的优选实施方式，所述等离子熔覆用铁基合金粉末还包括La2O3或Y2O3。
[0008]作为本专利技术所述等离子熔覆用铁基合金粉末的优选实施方式，以等离子熔覆用铁基合金粉末计，La2O3或Y2O3的质量百分数为1
‑
3％。
[0009]专利技术人研究发现，在体系内进一步引入特定质量百分数的La2O3或Y2O3时，得到的产品用于熔覆层的制备上时，得到的熔覆层的综合性能更优；具体地，加入的La2O3或Y2O3能够降低制备过程中熔池的温度梯度和熔覆层的残余应力，降低裂纹的产生，获得表面平整的熔覆层，同时还能调控硼化物的形态尺寸，进而提升熔覆层整体性能。
[0010]作为本专利技术所述等离子熔覆用铁基合金粉末的优选实施方式，所述等离子熔覆用铁基合金粉末包括以下质量百分数的组分：30
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35％Mo、2
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3％Ni、4
‑
5％Cr、2
‑
3％B、1
‑
3％CeO2、余量为Fe。
[0011]进一步优选地，所述等离子熔覆用铁基合金粉末包括以下质量百分数的组分：30％Mo、2％Ni、4％Cr、3％B、2％CeO2、余量为Fe。
[0012]专利技术人研究发现，进一步优选组分的质量百分数在上述范围内时，尤其是上述点值时，将得到的等离子熔覆用铁基合金粉末用于后续的熔覆层的制备上时，得到的熔覆层的硬度和强韧性更为优异，且耐磨性也更优。
[0013]作为本专利技术所述等离子熔覆用铁基合金粉末的优选实施方式，以等离子熔覆用铁基合金粉末计，C≤0.02％、Si≤0.10％、P≤0.015％、S≤0.01％。
[0014]专利技术人研究发现，采用本专利技术的技术方案得到的产品中，其他元素，如C、Si、P和S的含量需要控制在上述范围内；若超过出了本专利技术给出的范围，则会对产品后续制备得到的熔覆层的性能带来影响，降低其硬度和强韧性，且耐磨性也有所下降。
[0015]另外，本专利技术还提供了一种所述等离子熔覆用铁基合金粉末的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将Fe
‑
Cr
‑
Mo
‑
Ni
‑
B合金粉末与剩余组分粉末混合，得等离子熔覆用铁基合金粉末。
[0016]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述Fe
‑
Cr
‑
Mo
‑
Ni
‑
B合金粉末采用真空气雾化制备而成，所述Fe
‑
Cr
‑
Mo
‑
Ni
‑
B合金粉末的粒度为100
‑
200目。
[0017]优选地，所述Fe
‑
Cr
‑
Mo
‑
Ni
‑
B合金粉末的制备方法为：将Fe粉、Cr粉、Mo粉、Ni粉和B粉按照合金所需成分进行配料，将配好的料通过置于熔炼炉中，在真空系统进行熔炼，将金属溶液熔化后，，控制过热度为150℃，雾化压力为5.5MPa，在真空气雾化设备中进行雾化，将冷却后的雾化粉末收集后过筛，得粒度为100
‑
200目Fe
‑
Cr
‑
Mo
‑
Ni
‑
B合金粉末。
[0018]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述剩余组分粉末的粒度为100
‑
200目；所述剩余组分粉末为CeO2粉末，或为CeO2粉末和La2O3粉末的混合粉末，或为CeO2粉末和Y2O3粉末的混合粉末。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子熔覆用铁基合金粉末，其特征在于，所述等离子熔覆用铁基合金粉末包括以下质量百分数的组分：25
‑
40％Mo、1
‑
5％Ni、1
‑
5％Cr、1
‑
4％B、0
‑
3％CeO2、余量为Fe。2.根据权利要求1所述的等离子熔覆用铁基合金粉末，其特征在于，所述等离子熔覆用铁基合金粉末还包括La2O3或Y2O3。3.根据权利要求2所述的等离子熔覆用铁基合金粉末，其特征在于，以等离子熔覆用铁基合金粉末计，La2O3或Y2O3的质量百分数为1
‑
3％。4.根据权利要求1所述的等离子熔覆用铁基合金粉末，其特征在于，所述等离子熔覆用铁基合金粉末包括以下质量百分数的组分：30％Mo、2％Ni、4％Cr、3％B、2％CeO2、余量为Fe。5.根据权利要求1所述的等离子熔覆用铁基合金粉末，其特征在于，以等离子熔覆用铁基合金粉末计，C≤0.02％、Si≤0.10％、P≤0.015％、S≤0.01％。6.如权利要求1
‑
5任一项所述等离子熔覆用铁基合金粉末的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将Fe
‑
Cr
‑
Mo
‑
Ni
‑
B合金粉末与剩余组分粉末混合，得等离子熔覆用铁基合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊孚，张凤龙，李丽坤，韩善果，
申请(专利权)人：广东中孚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：