【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光增材，具体涉及基于nicrlacdzrc粉末的激光合金、复合涂层及复合涂层的制备方法。
技术介绍
1、据相关报道，我国每年因材料磨损、腐蚀造成的损失高达数千亿元。在装备制造领域，装备部件的磨损、腐蚀常会增加额外的时间和经济成本。为了增强装备部件的耐磨性能和耐腐蚀性能，提高装备部件的使用寿命，目前普遍采用传统表面强化处理方法，主要包括感应加热淬火、渗碳淬火、渗氮处理、激光淬火等技术。虽然使部件表面耐磨、耐腐蚀性能得到些许改善，但受部件材料属性与强化层厚度的限制，很难实现零部件表面性能的大幅提升。随着大功率激光器的不断发展和激光技术的不断完善，激光合金化等激光表面改性技术逐渐应用于工程实践。与传统表面改性技术相比，激光合金化技术具有灵活度高、成本低、热影响区小以及对工件变形小等优点。
2、激光合金化技术是使用高能量密度的激光束，将高性能合金粉末与基体材料快速融化，使其与基体材料表面相互熔合，在基材表面形成具有高性能粉末性能的合金层。激光合金化技术可以通过预置法或同步法来添加高性能材料以增强材料表面特性，可减少价格昂贵元素在基体材料表面处理上的耗费，节约实际生产中的成本，提高工作效率，并且能够显著改善材料表面性能，具有广阔的发展前景。而高性能的合金粉末作为激光合金化技术的核心技术，所以对高性能合金粉末的研究已成为重中之重。
3、常见的激光合金化粉末配比主要由nicrc等元素组成，而以nicrc元素为主的合金化粉末在激光合金化过程中容易产生较多的cr23c6，过量的cr23c6在合金层会形成大量
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供了基于nicrlacdzrc粉末的激光合金、复合涂层及复合涂层的制备方法，以基体为溶剂、合金化元素为溶质，在工件表面形成一层成分均匀、浓度高、无裂纹、力学性能优良且具有新的合金结构的合金层，大大提高了工件表面的耐磨性能和耐腐蚀性能，有效解决了以nicrc元素形成的合金层由于出现大量的应力集中点，导致合金层产生裂纹，从而降低合金层耐磨和耐腐蚀性能的技术问题。
2、本专利技术的第一个目的是提供一种基于nicrlacdzrc的激光合金，由以下质量百分比的原料组成：15%~35%ni、17%~30%cr、1%~6%la、11%~21%cd、12%~23%zr、5%~10%c，合计100%。
3、本专利技术的第二个目的是提供一种激光增材复合涂层，由上述的激光合金通过激光熔融制造而成。
4、本专利技术的第三个目的是提供一种上述激光合金复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
5、分别称取以下质量百分比的原料：15%~35%ni、17%~30%cr、1%~6%la、11%~21%cd、12%~23%zr、5%~10%c；向称取的原料中加入乙醇，混合均匀，得到合金粉末涂料；
6、将所述合金粉末涂料涂抹至基材表面，形成合金粉末涂层，于惰性气体中采用激光搭接扫描所述合金粉末涂层，熔融，得到激光合金复合涂层。
7、作为一种优选的实施方式，所述合金粉末涂层的厚度为0.1~1.5mm。
8、作为一种优选的实施方式，所述激光参数为：激光功率为2000w~4000w，激光扫描速度为200mm/min~500mm/min，光斑直径为1mm~5mm。
9、作为一种优选的实施方式，所述惰性气体为氩气，所述氩气流量为6l/min~25l/min。
10、作为一种优选的实施方式，所述乙醇为无水乙醇，所述合金粉末涂料中无水乙醇的质量百分比为20%~30%。
11、作为一种优选的实施方式，所述基材为42crmo、q235、45钢、35钢、40cr或ht150。
12、作为一种优选的实施方式，采用所述合金粉末涂料涂抹至基材表面之前，对所述基材表面打磨、抛光并采用丙酮清洗。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
14、为了解决现有技术中以nicrc等元素组成为主的合金化粉末在激光合金化过程中容易产生较多的cr23c6，过量的cr23c6在合金层会形成大量的应力集中点，导致合金层产生裂纹，并使合金层耐磨性能、耐腐蚀性能下降等技术问题，本专利技术提出了在nicrc等常见激光合金化粉末配比元素的基础上加入了lacdzr等稀有元素，解决了常见粉末配比产生的激光合金化层脆性大、易开裂、耐腐蚀性减低等问题，提高了合金层耐腐蚀性、耐磨性且无裂纹，力学性能优良，具体体现在：
15、cd固溶于ni元素内形成[ni，cd]二元固溶相，该固溶相合金具有耐腐蚀性和抗氧化性。cr与c元素形成cr3c2等硬质碳化物，有效改善合金层耐磨性。cr与zr元素反应产生密排六方结构的zrcr2相，使合金层的再结晶程度降低，细化合金层晶粒并提高晶间强度，进而抑制合金层开裂倾向，且cr元素本身具有较好的抗腐蚀能力，此对提升合金层耐腐蚀性具有良好的作用。zr与c元素形成硬度大、熔点高、高温耐火性能极佳的zrc。la、zr元素可以与空气中的o元素形成la2o3、zro、zro2三种氧化物，氧化物在合金层中上浮，在合金层表面组成的氧化膜，由zro、zro2组成的亚氧化物层一定程度上缓解了氧化膜中的应力集中，提高合金层的耐腐蚀性能，并且la、zr、o三种元素反应形成的la2zr2o7具有优异的高温相结构稳定性、高硬度，故而进一步提高了激光合金复合涂层的高温耐磨性能。
16、本专利技术提供的以ni、cr、la、cd、zr和c粉末为原料制备得到的合金层的裂纹数量为0，磨损量可低至0.8g，腐蚀电流低至3.3 μa/cm2，氧化速度低至0.2 g/mm2·h；证实了本专利技术设计的激光合金粉末非常适合激光合金化技术。
17、本专利技术合金成分设计合理，各组分之间协同性强，且减少了加工成本，提高了加工效率，从而能够实现工厂大批量快速加工。
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1.一种基于NiCrLaCdZrC的激光合金，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：15%~35%Ni、17%~30%Cr、1%~6%La、11%~21%Cd、12%~23%Zr、5%~10%C，合计100%。
2.一种激光合金复合涂层，其特征在于，由权利要求1所述的激光合金通过激光熔融制造而成。
3.根据权利要求2所述的激光合金复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述合金粉末涂层的厚度为0.1~1.5mm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述激光参数为：激光功率为2000W~4000W，激光扫描速度为200mm/min~500mm/min，光斑直径为1mm~5mm。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气，所述氩气流量为10L/min~30L/min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇为无水乙醇，所述合金粉末涂料中无水乙醇的质量百分比为20%~30%。
8.根据权利要求3所
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用所述合金粉末涂料涂抹至基材表面之前，对所述基材表面打磨、抛光并采用丙酮清洗。
...【技术特征摘要】
1.一种基于nicrlacdzrc的激光合金，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：15%~35%ni、17%~30%cr、1%~6%la、11%~21%cd、12%~23%zr、5%~10%c，合计100%。
2.一种激光合金复合涂层，其特征在于，由权利要求1所述的激光合金通过激光熔融制造而成。
3.根据权利要求2所述的激光合金复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述合金粉末涂层的厚度为0.1~1.5mm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述激光参数为：激光功率为2000w~4000w...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜广君，邱亚杰，李云峰，李琦，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
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