专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末，按重量百分比计，含有：11-13%碳化钛，2-5%氧化镧，5-7%氧化铝，8-10%铬，2-4%铱，0.1-0.2%碳，1-1.2%锰，余量为镍。该合金粉末，专用于高能连续光钎激光器的熔覆过程，激光的吸收利用率明显提高，形成的熔覆层具有高硬度、高韧性、高耐腐蚀性。且熔覆层组织致密，无气孔、裂纹、缩孔等缺陷，利用该合金粉末进行激光熔覆，工艺简单方便，无需熔覆前后热处理。
【专利说明】专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合金粉末，特别是指专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末。
【背景技术】
[0002]激光熔覆就是表面处理技术中的一种。概括的说，激光熔覆的原理就是利用高能激光束照射金属材料表面，基材表面被迅速融化，液态的金属形成一个小规模的熔池，同时填注新的粉末材料，在这个熔池中，原本的金属材料与被添加的粉末相互混合，形成一层新的液态金属层。待激光光束经过以后，液态金属层迅速冷却由此在金属表面形成一层固态的熔覆层。随着激光器功率和稳定性的不断提高，得到了迅速推广和应用。激光熔覆技术可广泛应用于航空、国防、石油化工、冶金、医疗器械等各个领域。
[0003]然而，目前国内市场上几乎没有连续光纤激光熔覆专用的合金粉末，通常所使用的合金粉末大多为热喷涂所用自熔合金粉末。由于两种技术的传热方式、工艺条件等的不同，热喷涂所用自熔合金粉末直接用于连续光纤激光熔覆后，激光吸收率较低，一般在30-40%左右。而且熔覆层容易出现裂纹、缩松、缩孔、气孔等缺陷。因此，有必要研制出一种专门用于连续光纤激光熔覆的金属合金粉末。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末，该合金粉末专用于高能连续光钎激光器的熔覆过程，激光的吸收利用率明显提高，形成的熔覆层具有高硬度、高韧性、高耐腐蚀性。且熔覆层组织致密，无气孔、裂纹、缩孔等缺陷，利用该合金粉末进行激光熔覆，工艺简单方便，无需熔覆前后热处理。
[0005]为解决上述问题 ，本发明的方案是:一种专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末，按重量百分比计，含有11 -13%碳化钛，2-5%氧化镧，5-7%氧化铝，8-10%铬，2-4%铱，
0.1-0.2%碳，1-1.2%锰，余量为镍。
[0006]专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末的优选配比为，含有:11%碳化钛，3%氧化镧，6%氧化铝，8%铬，3%铱，0.1%碳，1.2%锰，余量为镍。
[0007]本发明所述的合金粉末中各成分的作用分别如下:
[0008]镍(Ni):作为金属陶瓷基材，熔覆时彻底熔融，与基材一同形成激光熔池，以供其他元素或化合物在熔池中均匀分布后凝固成熔覆层，通过增加熔覆层中的残余奥氏体，提高熔覆层的塑性和韧性，降低熔覆层的热膨胀系数，减少残余应力，消除应力集中，从而消除裂纹与缩松。
[0009]碳化钛(TiC):在激光熔覆过程中不熔化，激光熔覆时镍基合金粉末从打印头均匀喷出，TiC均匀分布在熔池中，作为强化微粒存在于熔覆层中，极大地增强了熔覆层的硬度和强度。
[0010]氧化镧(La203):提高因温度变化的稳定性和寿命，细化晶粒、生成的组织致密均匀，利于释放气泡，减少气孔。[0011]氧化铝(Al2O3):线膨胀系数较低，可降低粉末的热胀系数，降低开裂敏感性，提高激光的吸收率。
[0012]铬(Cr):具有较强的固溶强化能力，提高熔覆层的强度，可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力，提高的淬透性，并且使熔覆层具有优良的抗腐蚀性、耐磨性、硬度、弹性、抗磁力、抗强力和耐热性。
[0013]铱(Ir):属于稀有金属元素，是一种韧性相材料，可提高连续光纤激光熔覆层的塑韧性。 [0014]碳(C):属于非金属元素，碳含量越高，硬度就越高，耐磨性能就越好，屈服点和抗拉强度升高，但是其韧性、塑性、冲击性和抗腐蚀性能会随着碳含量的增加而降低，因此该合金粉末中C含量的选择确保熔覆层满足耐磨性的同时，尽可能的兼顾韧性和抗腐蚀性，此外该C含量能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
[0015]锰(Mn):提高钢的淬透性，对铁素体和奥氏体均能起到较大的固溶强化作用，使得钢材具备高的强度与硬度
[0016]本发明的有益效果:本发明所述的合金粉末，在连续式光钎激光熔覆中，激光的吸收利用率明显提高，形成的熔覆层具有高硬度、高韧性、高耐腐蚀性。且熔覆层组织致密，无气孔、裂纹、缩孔等缺陷。利用该合金粉末进行激光熔覆，工艺简单方便，无需熔覆前后热处理。
具体实施例
[0017]下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0018]实施例1
[0019]按重量百分比为:11%碳化钛，3%氧化镧，6%氧化铝，8%铬，3%铱，0.1%碳，1.2%锰，余量为镍。经过机械充分混合称取500g样品，经制样后得到200-300目的镍基合金粉末。实施例2
[0020]按重量百分比为:12%碳化钛，2%氧化镧，5%氧化铝，10%铬，2%铱，0.15%碳，1%锰，余量为镍。经过机械充分混合称取500g样品，经制样后得到200-300目的镍基合金粉末。
[0021]实施例3
[0022]按重量百分比为:13%碳化钛，5%氧化镧，7%氧化铝，9%铬，4%铱，0.2%碳，1.1%锰，余量为镍。经过机械充分混合称取500g样品，经制样后得到200-300目的镍基合金粉末。
[0023]由实施例1配制得到的镍基合金粉末，在3000W连续光纤激光功率，光斑尺寸12mm2，扫描速度20mm/s，送粉速率25g/min等工艺条件下，对基材为45号钢的工件表面进行激光熔覆处理，室温下，检测结果如下表所示:
[0024]
【权利要求】
1.专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末，按重量百分比计，含有11-13%碳化钛，2-5%氧化镧，5-7%氧化铝，8-10%铬，2-4%铱，0.1-0.2%碳，1-1.2%锰，余量为镍。
2.如权利要求1所述的专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末，其特征在于，含有:11%碳化钛，3%氧化镧， 6%氧化铝，8%铬，3%铱，0.1%碳，1.2%猛，余量为镍。
【文档编号】C22C19/05GK103602857SQ201310590978
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】牛志宇 申请人:牛志宇