本发明涉及激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料及其制备方法，具体属于激光熔覆材料技术领域。
背景技术：
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。现有的用于激光熔覆修复的熔覆材料，在耐磨性、耐蚀性等性能上仍存在不足，因此，研究一种解决上述问题的熔覆材料，显得尤为必要。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料及其制备方法，该熔覆材料具有优良的耐磨性和耐蚀性；该制备方法步骤简单，条件易控制。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe65～80份、镍包碳化钨30～35份、氧化铈5～15份、氧化镝5～15份、氧化钐5～15份、氧化钇5～15份、si15～25份、mo10～20份、ni30～40份、b5～8份、ti10～20份和石墨碳粉35～45份组成。
进一步地，前述激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe70～80份、镍包碳化钨30～35份、氧化铈10～15份、氧化镝10～15份、氧化钐5～10份、氧化钇5～10份、si18～25份、mo14～20份、ni30～36份、b5～8份、ti13～20份和石墨碳粉35～42份组成。
优选地，前述激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe75份、镍包碳化钨33份、氧化铈12份、氧化镝11份、氧化钐8份、氧化钇7份、si23份、mo17份、ni32份、b6份、ti16份和石墨碳粉39份组成。
前述激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料中，各组分均为纯度≥99％的粉末，粒径为200～400目。
一种激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料的制备方法，包括以下步骤：按量称取各组分，先取fe粉、si粉、mo粉、ni粉、b粉、ti粉和石墨碳粉，进行干磨，随后加入镍包碳化钨进行研磨，最后加入氧化铈、氧化镝、氧化钐和氧化钇，进行球磨，得到混合粉末，干燥即得。
前述激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料的制备方法中，干磨是指以130～150r/min的速度球磨5～8h，球料比为15～25︰0.2～1。
前述激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料的制备方法中，研磨时长2～5h。
前述激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料的制备方法中，球磨时长为6～10h，球料比为10～30︰0.5～2。
前述激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料的制备方法中，干燥为在120℃下干燥8h。
本发明的有益之处在于：本发明提供的一种激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，通过激光熔覆技术对损伤风电齿轮箱部件进行修复，本发明的熔覆材料经过激光熔覆后形成修复层，该修复层硬度高，具有优良的耐磨性能。激光熔覆后采用远场涡流检测仪进行检测，修复层没有发现裂纹。激光熔覆后的样品组织致密、无裂纹气孔等缺陷、熔覆材料同基体完全结合。通过本发明熔覆材料得到的修复层还具有良好的耐蚀性能，可以长期使用。本发明的制备方法步骤简单，易操作，条件易控制。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。
实施例1
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe65份、镍包碳化钨30份、氧化铈5份、氧化镝5份、氧化钐15份、氧化钇15份、si15份、mo10份、ni30份、b5份、ti10份和石墨碳粉35份组成。各组分均为纯度≥99％的粉末，粒径为200目。
实施例2
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe80份、镍包碳化钨35份、氧化铈15份、氧化镝15份、氧化钐5份、氧化钇5份、si25份、mo20份、ni40份、b8份、ti20份和石墨碳粉45份组成。
实施例3
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe75份、镍包碳化钨33份、氧化铈12份、氧化镝11份、氧化钐8份、氧化钇7份、si23份、mo17份、ni32份、b6份、ti16份和石墨碳粉39份组成。各组分均为纯度≥99％的粉末，粒径为300目。
实施例4
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe70份、镍包碳化钨31份、氧化铈10份、氧化镝13份、氧化钐10份、氧化钇9份、si18份、mo15份、ni35份、b7份、ti19份和石墨碳粉42份组成。
实施例5
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe68份、镍包碳化钨34份、氧化铈8份、氧化镝9份、氧化钐13份、氧化钇12份、si20份、mo14份、ni36份、b8份、ti13份和石墨碳粉44份组成。各组分均为纯度≥99％的粉末，粒径为400目。
实施例6
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料，按照重量份数计，由fe76份、镍包碳化钨32份、氧化铈14份、氧化镝12份、氧化钐6份、氧化钇10份、si16份、mo12份、ni31份、b6份、ti15份和石墨碳粉38份组成。
实施例1～6中熔覆材料是通过实施例7～9中方法制备的。
实施例7
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料的制备方法，包括以下步骤：按量称取各组分，先取fe粉、si粉、mo粉、ni粉、b粉、ti粉和石墨碳粉，进行以130r/min的速度球磨8h，球料比为15︰0.2；随后加入镍包碳化钨进行研磨，研磨时长2h；最后加入氧化铈、氧化镝、氧化钐和氧化钇，进行球磨，球磨时长为6h，球料比为10︰0.5，得到混合粉末，在120℃下干燥8h即得。
实施例8
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料的制备方法，包括以下步骤：按量称取各组分，先取fe粉、si粉、mo粉、ni粉、b粉、ti粉和石墨碳粉，进行以150r/min的速度球磨5h，球料比为25︰1；随后加入镍包碳化钨进行研磨，研磨时长5h；最后加入氧化铈、氧化镝、氧化钐和氧化钇，进行球磨，球磨时长为10h，球料比为30︰2，得到混合粉末，在120℃下干燥8h即得。
实施例9
激光熔覆修复风电齿轮箱部件的熔覆材料的制备方法，包括以下步骤：按量称取各组分，先取fe粉、si粉、mo粉、ni粉、b粉、ti粉和石墨碳粉，进行以140r/min的速度球磨6.5h，球料比为20︰0.7；随后加入镍包碳化钨进行研磨，研磨时长3h；最后加入氧化铈、氧化镝、氧化钐和氧化钇，进行球磨，球磨时长为8h，球料比为20︰1.5，得到混合粉末，在120℃下干燥8h即得。
为了确保本发明技术方案的科学、合理、有效，发明人进行了一系列的实验研究。
1、样品和测试方法
1.1、样品
取本发明中实施例1～6和对比例1～12，在基材上分别进行激光熔覆修复。其中，激光输出功率p＝1.5kw，扫描速度v＝220mm/min，光斑尺寸d＝3mm，分别得到实施例样品和对比例样品。
对比例1：与实施例3的区别在于：材料组成中缺少氧化镧。
对比例2：与实施例3的区别在于：材料组成中缺少氧化铈。
对比例3：与实施例3的区别在于：材料组成中缺少氧化镝。
对比例4：与实施例3的区别在于：材料组成中缺少氧化钐。
对比例5：与实施例3的区别在于：材料组成中缺少氧化钇。
对比例6：与实施例3的区别在于：材料组成中缺少氧化铈和氧化镝。
对比例7：与实施例3的区别在于：氧化镝的用量为3份。
对比例8：与实施例3的区别在于：氧化镝的用量为20份。
对比例9：与实施例3的区别在于：氧化钐的用量为3份。
对比例10：与实施例3的区别在于：氧化钐的用量为20份。
对比例11：与实施例3的区别在于：氧化钇的用量为2份。
对比例12：与实施例3的区别在于：氧化钇的用量为18份。
1.2、测试项目
1.2.1、采用自动转塔数显硬度计测量了熔覆层的显微硬度。
1.2.2、采用mm-200型磨损试验机测定了其耐磨性，试样尺寸为7×7×25mm，摩擦工况为干磨滑动摩擦，加载为5kg，转速为200r/min，实验时间为1h。称量前后质量。
1.2.3、耐蚀性：在3.5％nacl中性电解液条件下进行电化学测试。
1.2.4、激光熔覆后采用远场涡流检测仪进行检测。
2、测试结果
2.1、实施例样品的硬度和磨损情况
实施例样品1～6的硬度值测试结果如表1所示，磨损情况测试结果如表2所示。
表1
表2
由表1和表2可知，本发明的熔覆材料硬度高，具有优良的耐磨性能。此外，激光熔覆后采用远场涡流检测仪进行检测，均没有发现裂纹。激光熔覆后的样品组织致密、无裂纹气孔等缺陷、熔覆材料同基体完全结合。
2.2、实施例样品的耐腐蚀性
实施例样品1～6的耐腐蚀性测试结果如表3所示。
表3
由表3可知，本发明的熔覆材料具有良好的耐蚀性能。
2.3、不同原料组成对比例的硬度和磨损情况
对比例1～6的硬度值测试结果如表4所示，磨损情况测试结果如表5所示。
表4
表5
由表4和表5，结合表1、表2可知，加入氧化铈、氧化镝、氧化钐和氧化钇，有利于提升本发明的熔覆材料的硬度和耐磨性能。当缺少其中一种或两种组分时，硬度和耐磨性能明显降低。其中，缺少氧化镝对最终产品性能的影响最大。
2.4、不同原料用量的硬度和磨损情况
对比例7～12的硬度值测试结果如表6所示，磨损情况测试结果如表7所示。
表6
表7
由表6和表7，结合表1、表2可知，氧化铈、氧化镝、氧化钐和氧化钇采用本发明中用量范围，所得熔覆材料具有最佳的耐磨性能，硬度高。当氧化镝、氧化钐或氧化钇的用量过低或过高时，所得熔覆材料的耐磨性能和硬度均有所降低。