[发明专利]用于TA15钛合金表面激光熔覆的材料及激光熔覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于TA15钛合金表面激光熔覆的材料，属于金属表面处理技术领域。本发明还涉及采用上述激光熔覆材料在TA15钛合金表面激光熔覆的方法。

背景技术

TA15钛合金具有高比模量、高比强度、优异耐蚀性及抗蠕变性能等优点，是近年来研发的重要航空材料。但TA15钛合金表面耐磨性较差，限制了其潜能的发挥。激光熔覆陶瓷颗粒增强复合涂层是提高TA15钛合金(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)表面耐磨性的有效途径。激光熔覆技术具有冷却速度快、与基体呈现冶金结合、熔覆层组织致密等优点，在国内外得到了广泛的研究与应用。激光熔覆可使熔覆层与钛合金基体产生冶金结合，形成具有良好强韧性的熔覆层。通过激光熔覆技术可以修复各种失效零件，如航空发动机涡轮叶片等。但目前在TA15钛合金表面激光熔覆陶瓷硬质相其熔覆层尚存在很多缺陷，例如：熔覆层的脆韧性能差、硬度低、耐磨性能差等。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种能够大幅提高TA15钛合金表面的硬度和耐磨性的激光熔覆的材料及利用该熔覆材料进行激光熔覆的方法。

本发明中，用于TA15钛合金表面激光熔覆的材料，其是由Ni60粉、TiB₂粉、Co包WC粉混合而成，各组分及其质量百分比为：Ni60占32%～77%，TiB₂占12%～29%，Co包WC占11%～39%。

所述的Co包WC粉中Co的含量为8wt.%～31wt.%。

所述的Co包WC粉中Co的含量为20wt.%。

所述Ni60粉的尺寸为20～300μm，所述TiB₂粉的尺寸为20～300μm，所述Co包WC粉的尺寸为50～150μm。

本发明的激光熔覆方法是：包括如下步骤：

（1）激光熔覆前对TA15钛合金待熔表面清理、拭净、吹干；

（2）将一定质量比例的Ni60、TiB₂、Co包WC混合粉末用水玻璃溶液均匀调成糊状，所述混合粉末中各成分的质量百分比为：Ni60占32%～77%，TiB₂占12%～29%，Co包WC占11%～39%；

（3）将糊状混合粉末均匀涂敷在TA15钛合金的待熔表面上，涂层厚度为：0.4～2mm，自然风干；

（4）用激光束对钛合金试样表面上的预涂层进行激光熔覆，激光束垂直扫描，并在扫描过程中侧向吹送氩气保护，同时同轴吹送氩气以保护镜筒，工艺参数为：激光功率0.75-1.5kW,扫描速度2.5～7.5mm/s，光斑直径4mm，激光器镜面到钛合金试样表面的距离为100mm，氩气保护气压为0.3～0.7MPa。

步骤（1）中的激光熔覆前表面清理包括机械清理和化学清理，所述机械清理是指用金相砂纸打磨TA15钛合金的待熔表面，使其表面粗糙度达到Ra1.6～6.4μm，所述化学清理是指采用体积百分比为10%的硫酸或10%～15%盐酸水溶液对TA15钛合金的待熔表面进行清洗，酸洗时间为5～10min，酸洗后用清水冲洗、用酒精将待熔表面擦拭干净、吹干。

步骤（2）中所述的Co包WC粉末中Co的含量为8wt.%～31wt.%。

步骤（2）中所述的Co包WC粉末中Co的含量优选为20wt.%。

步骤（2）中的混合粉末中，所述Ni60粉的尺寸为20～300μm，所述TiB₂粉的尺寸为20～300μm，所述Co包WC粉的尺寸为50～150μm。

步骤（2）中的水玻璃溶液中纯水玻璃与水的体积配置比例为1：3。