[发明专利]一种用于激光熔覆涂层的钛基混合粉末及制造方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于制备激光熔覆涂层的钛基混合粉末，涉及激光熔覆技术领域，钛基混合粉末包括纯Ti和AlB₂，其中，AlB₂的质量百分比为15％‑30％，其余为纯Ti。所述钛基混合粉末通过球磨工艺制备而成，在激光熔覆工艺过程中与Ti元素在熔池中生成TiB和Ti₃Al第二相颗粒，所述Ti₃Al第二相颗粒以及固溶在α‑Ti涂层基体中的Al元素在高温氧化环境下与氧在表面氧化层生成Al₂O₃。本发明研制的钛基混合粉末满足了钛合金部件表面对熔覆层高耐磨、抗高温氧化等性能的要求，其激光熔覆涂层中无裂纹、气孔、夹杂等缺陷，硬度可达800HV_0.3。

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术领域，尤其涉及一种用于激光熔覆涂层的钛基混合粉末及制造方法与应用。

背景技术

随着激光技术的发展，激光熔覆技术已被广泛的应用于零件表面的改性，主要应用包括提高其表面耐磨性、抗腐蚀性、抗氧化性能等。与传统的表面渗碳、热喷涂等传统的表面强化技术不同，激光熔覆技术利用高能量、高密度的激光束，使金属粉末与基材表层同时熔化，达到涂层与基材形成冶金结合的效果，同时在基体表面得到一种组织与性能完全不同于基材的表面强化熔覆层。采用激光熔覆技术，可以在不能影响基材整体力学性能的前提下，提高基材表面的性能，延长零部件的使用寿命，具有良好的经济与社会效益。

钛合金由于良好的强度-重量比、优异的耐腐蚀性能等，在工业领域的各个部门已经得到了较为广泛的应用。然而，目前由于钛合金本身具有耐磨性较差、高温下易氧化的缺陷限制了钛合金部件在磨损或高温条件下的应用。

所以，研究开发出新的用于制备高硬度、抗氧化的激光熔覆涂层的钛基混合粉末具有重大的意义，可以大大扩展钛合金在工业领域的应用范围，延长其服役寿命，降低全周期成本。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于激光熔覆涂层的钛基粉末，能够提高激光熔覆涂层的抗高温氧化、硬度及耐磨性，极大地扩展了钛合金在工业领域的应用范围和前景。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何发现一种用于提高激光熔覆涂层的抗高温氧化、硬度和耐磨性的钛基粉末以及将该钛基粉末应用于激光熔覆涂层中。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于制备激光熔覆涂层的钛基混合粉末，所述钛基混合粉末包括纯Ti和AlB₂；所述AlB₂的质量百分比为15％-30％，其余为所述纯Ti。

进一步地，所述钛基混合粉末的形状为近球形。

进一步地，所述钛基混合粉末的粒径为75-150μm。

本发明还提供了一种用于制造所述钛基混合粉末的方法，通过球磨工艺制造而成。

进一步地，所述球磨工艺的参数为：球料比为2-4：1；转速为200-400转/分钟；球磨时间为120-180分钟。

本发明还提供了一种所述钛基混合粉末在激光熔覆涂层中的应用方法，所述涂层包括所述钛基混合粉末。

进一步地，包括如下步骤；

选取钛合金板作为基板；

打磨所述基板；

清洗所述基板；

将所述钛基混合粉末通过激光熔覆系统涂在所述基板表面。

进一步地，所述涂层包括TiB和Ti₃Al的第二相颗粒。

进一步地，所述激光熔覆系统的参数设置为：扫描速度为4mm/s，激光功率为2kW；送粉速率为12g/min。