[发明专利]一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用

说明书

本发明公开了一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用，属于金属材料和激光熔覆技术领域。本发明合金粉末由C、Cr、Ni、Mo、Nb、N、Mn、V、Si、B、Ce和Fe元素及Y₂O₃化合物组成。本发明通过在设计的铁铬镍钼合金中添加合金基体强化元素(Nb、Mn、N)、晶界强化元素(Ce、Y₂O₃)和降低熔点改善性能的各元素材料(V、Si、B)，并设计调整各元素的合适含量，使合金粉末在熔覆凝固后形成共格稳定的金属间化合物γ′–Ni₃Nb，以及含有弥散相的基体和第二相强化的组织，在保证熔覆层硬度的情况下，解决了激光熔覆层多层、大面积易开裂的技术难题。

技术领域

本发明涉及金属材料和激光熔覆技术领域，特别是涉及一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用。

背景技术

激光熔覆作为一种先进的再制造技术，随着激光器功率和稳定性的不断提高，以及激光加工技术和配套粉末材料的深入研究，得到了迅速推广和广泛应用。激光熔覆是在金属表面制备与基体牢固冶金结合的高性能表面覆层的先进再制造技术，可以将高熔点的合金材料熔覆在低熔点的基材表面，也可以在低性能基材表面制备出高性能的涂层，以取代大量高级、高性能的整体材料，节约贵重金属，或修复受损的零部件，降低零部件成本，提高零部件的使用性能，延长零部件的使用寿命。

但是，目前激光熔覆普遍存在多层易开裂、大面积易开裂的问题，这是由于激光熔覆层普遍要求硬度较高，这导致其韧性较差，硬度与韧性的矛盾导致多层、大面积的熔覆层容易产生裂纹、气泡，致使其性能不稳。如何在保证硬度的情况下，避免多层、大面积熔覆层易产生裂纹、气泡的问题，是本领域技术人员亟需解决的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种合金粉末及其在激光熔覆中的应用，以解决上述现有技术存在的问题，使多层、大面积熔覆层在保证其硬度的情况下，不产生裂纹、气泡，提高其性能稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明目的之一是提供一种合金粉末，所述合金粉末由以下重量百分比的元素和化合物组成：C：0.3～0.6wt％；Cr：12.0～18.0wt％；Ni：1.2～3.5wt％；Mo：1.0～3.0wt％；Nb：1.2～2.8wt％；N：0.2～0.5wt％；Mn：0.3～1.0wt％；V：0.8～1.8wt％；Si：0.8～2.0wt％；B：0.8～2.0wt％；Ce：1.2～1.6wt％；Y₂O₃：0.4～0.8wt％；余量为Fe。

进一步地，所述合金粉末的粒度为100-270目。

本发明目的之二是提供上述合金粉末在激光熔覆领域的应用。

进一步地，激光熔覆的基材包括碳素钢或低合金钢。

进一步地，激光熔覆的焦距为280～400mm；光斑直径为3～6mm。

进一步地，激光熔覆的扫描速度为240～400mm/min；置粉厚度为0.8～1.2mm。

进一步地，激光熔覆时的保护气体为氩气或高纯氮气。

进一步地，合金粉末在应用前还包括烘干的步骤，烘干的温度为120-150℃，时间为1.5-2.0小时。

本发明的机理：

(1)本发明是在铁镍铬钼合金基础上，添加N、Mn、Nb元素进行合金基体强化，其中N元素通过含氮铁中间合金添加，Mn元素通过金属锰或低碳锰铁合金添加，Nb元素通过金属铌或铌铁合金添加；

(2)本发明通过添加V、Si、B元素降低合金熔点及细化晶粒组织；其中，V元素通过金属钒或钒铁合金添加，Si元素通过硅铁合金添加，B元素通过硼铁合金添加；