[发明专利]一种抗空蚀耐腐蚀金属-陶瓷基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗空蚀耐腐蚀金属‑陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)以金属材料、陶瓷材料和稀土材料为原料制得复合预制件；复合预制件中，金属相和陶瓷相的体积比为5～95：95～5；稀土材料的加入量为金属材料与陶瓷材料总质量的0.1～10％；(2)对步骤(1)制得的复合预制件进行激光重熔处理。稀土材料的引入降低了金属‑陶瓷基复合材料的熔点，同时提高材料对激光的吸收率，且改善了金属‑陶瓷基复合材料抗空蚀性与耐腐蚀性。此外，金属材料、陶瓷和稀土材料三者在空蚀‑腐蚀环境下可以发挥协同作用，使得制得的金属‑陶瓷基复合材料具有优异的抗空蚀耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷复合材料制备技术领域，尤其涉及一种抗空蚀耐腐蚀金属-陶瓷基复合材料及其制备方法。

背景技术

空泡或空化，是一种因流体流速过快令局部压强降低导致饱和蒸汽压降低而产生蒸汽气泡的现象。这种现象常见于如螺旋桨、水轮机等过流部件。空泡的破裂将产生具有极高能量密度的微射流和冲击波。当这些微射流和冲击波不断轰击材料表面时，应力会逐渐累积，使材料发生塑性形变，最终导致材料的剥离。这种经由空泡破裂的微射流和冲击波导致的材料磨损即为空蚀，是限制过流部件服役期的主要原因之一。另外，当过流部件在如海水等腐蚀性环境下运行时，腐蚀亦无法避免，且腐蚀与空蚀的相互协同作用会进一步造成过流部件的损伤。

目前对材料抗空蚀腐蚀的处理，通常是在材料的表面添加金属陶瓷复合涂层，强化其抗空蚀腐蚀能力，相应的技术包括：激光表面熔覆、激光表面合金化、激光表面熔凝等激光表面改性技术，这类技术是基于高能量的激光辐照热作用，在材料表面制备出不同种类的抗空蚀腐蚀涂层，如公开号为CN106756996A的中国专利文献提供了一种稀土改性激光熔覆层，在钛合金基体上，以Ni60A镍基合金粉末、B₄C或镍包B₄C(Ni@B₄C)、微米或纳米级稀土氧化物组成的激光熔覆粉末制备稀土改性激光熔覆层，稀土改性激光熔覆层使基体的耐磨性得到明显改善。但该方法成本较高，在实践过程中难以推广应用。

激光重熔是用激光束将表面熔化而不引入新的元素，达到表面组织改善的目的。用激光重熔可以把杂质、气孔、化合物释放出来，改善材料表面的缺陷。同时由于骤冷，熔池范围内的材料会形成与传统铸造材料完全不同的微观结构，提高材料表面的机械性能。

公开号为CN110699626A的中国专利文献公开了一种抗空蚀用热喷涂金属陶瓷涂层的激光重熔方法，所述的热喷涂为等离子体喷涂或超音速火焰喷涂，制得的涂层具有非常好的抗空蚀性，公开号为CN110699682A的中国专利文献公开了一种利用冷喷涂与激光重熔复合工艺制备抗空蚀涂层的方法，该方法使用冷喷涂技术能够在基体上沉积一层较厚的金属陶瓷复合涂层，再利用激光重熔处理后的涂层与冷喷涂后的涂层形成过渡层，制得的涂层同样具有非常好的抗空蚀性，但上述两发明并未对涂层的耐腐蚀性进行研究。

发明内容

本发明提供了一种抗空蚀耐腐蚀金属-陶瓷基复合材料的制备方法，工艺简单，以金属材料、陶瓷材料和稀土材料为原料，辅以激光重熔处理工艺，有效地提高了金属-陶瓷基复合材料的抗空蚀与耐腐蚀性。

具体采用的技术方案如下：

一种抗空蚀耐腐蚀金属-陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以金属材料、陶瓷材料和稀土材料为原料制得复合预制件；复合预制件中，金属相和陶瓷相的体积比为5～95：95～5；稀土材料的加入量为金属材料与陶瓷材料总质量的0.1～10％；

(2)对步骤(1)制得的复合预制件进行激光重熔处理。