[发明专利]一种基于激光熔覆制备高硬度高耐磨刀模的复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于激光熔覆制备高硬度高耐磨刀模的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括：微米级球形粉末、纳米级陶瓷粉末和微米级钨包金刚石粉末，所述微米级球形粉末为铁基合金粉末或者镍基合金粉末，所述纳米级陶瓷粉末为碳化物陶瓷粉末，所述纳米级陶瓷粉末包覆在所述微米级球形粉末表面；所述微米级钨包金刚石粉末为纳米级钨粉通过化学镀的方法包覆在金刚石表面制成的钨包金刚石粉末；

三种组分按照预定配比制得铁基-纳米碳化物参钨包金刚石体系或者镍基-纳米碳化物参钨包金刚石体系的所述复合材料。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述微米级球形粉末为铁基合金粉末时，组成所述微米级球形粉末的各组分按照重量百分比组成如下：碳0.01％-0.5％、铬5.30％-18.00％、镍0.1％-20％、硼0.1％-2％、硅0.1％-4％，余量为铁。

3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述微米级球形粉末为铁基合金粉末时，所述复合材料为铁基-纳米碳化物参钨包金刚石体系的复合材料，所述复合材料的各组分按照重量百分比组成如下：铁基合金粉末70％-90％、纳米级陶瓷粉末5％-20％、微米级钨包金刚石粉末5％-30％，各组分百分比之和为100％。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述微米级球形粉末为镍基合金粉末时，组成所述微米级球形粉末的各组分按照重量百分比组成如下：碳0.01％-0.8％、铬10.00％-20.00％、铝0.2％-1％、钴0.01％-1％、钼0.1％-3.5％、铌0.3％-6％、铁10％-25％，余量为镍。

5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述微米级球形粉末为镍基合金粉末时，所述复合材料为镍基-纳米碳化物参钨包金刚石体系的复合材料，所述复合材料的各组分按照重量百分比组成如下：镍基合金粉末70％-90％、纳米级陶瓷颗粒5％-20％、微米级钨包金刚石粉末5％-30％，各组分百分比之和为100％。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合材料，其特征在于，所述微米级球形粉末粒径为75-150μm，所述纳米级陶瓷粉末粒径为50-80nm，所述钨包金刚石粉末粒径为20-30μm。

7.根据权利要求1至6中任一项所述复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

S1，根据球磨罐容积、微米级球形粉末和纳米级陶瓷粉末的质量百分比，计算出所需球磨介质、微米级球形粉末以及纳米级陶瓷粉末的质量，并进行称量，误差控制在0.01g之内；

S2，根据步骤S1中的称量，依次向球磨罐中加入纳米级陶瓷粉末、微米级球形粉末和球磨介质，球磨介质均匀地覆盖在纳米级陶瓷粉末和微米级球形粉末上方，防止在对球磨罐抽真空或者充惰性气体时，纳米级陶瓷粉末和微米级球形粉末损失，抽真空或者充惰性气体完毕后，进行球磨得到金属-纳米碳化物；

S3，在步骤S2中的球磨完毕后，取出金属-纳米碳化物，根据混粉罐容积、金属-纳米碳化物和微米级钨包金刚石粉末的质量百分比，计算所需金属-纳米碳化物和微米级钨包金刚石粉末的质量，并进行称量，误差控制在0.01g之内；

S4，根据步骤S3中的称量，向混粉罐中加入金属-纳米碳化物和微米级钨包金刚石粉末，并对混粉罐进行抽真空或者通氩气处理，然后进行混粉得到所述复合材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，若是对球磨罐抽真空，则真空度为0.1MPa；若是对球磨罐充惰性气体，则惰性气体为氩气；

对纳米级陶瓷粉末和微米级球形粉末的球磨时间为3h-20h，球磨包括自转和公转，其中，自转速度为100r/min-120r/min，公转速度为0.5r/min-2r/min。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，若是对混粉罐抽真空，则真空度为0.1MPa；若是对混粉罐充惰性气体，则惰性气体为氩气；混粉时间为10h-24h,转速为50r/min-100r/min。