[发明专利]一种用于超高速激光熔覆的颗粒增强镍基金属粉末

说明书

本发明涉及一种用于超高速率激光熔覆的镍基金属粉末，属于金属材料制造领域，由镍基体金属粉末与氧化物或碳化物颗粒组成，其主要配比为：50‑98%的镍基体金属粉末，2‑50%的Al₂O₃、ZrO₂、WC、TiC其中之一或二种以上的组合混合粉末；其中镍基体的化学成分及其质量百分比为：C≤0.1%，2.0－30.0%Cr，2.0－30.0%Mo，0.1－5.0%Nb，Fe≤6.0%，Al≤0.6%，Ti≤0.6%，Mn≤0.8%，Si≤0.8%，Co≤2.0%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Ni和不可避免的杂质，其中Cr含量+Mo含量优选5.0%－40.0%。应用上述颗粒增强金属粉末，采用激光熔覆技术，搭配不同工艺，对基体表面进行强化与修复。

技术领域

本发明属于金属材料领域，具体涉及一种用于超高速激光熔覆的颗粒增强镍基金属粉末。

背景技术

根据目前公开专利，传统激光熔覆粉末无法满足超高速激光熔覆的工艺技术要求。该粉末经熔覆头输送汇聚后，粉斑直径较大，无法满足超高速率激光熔覆小粉斑的工艺要求。

鉴于此，有必要提供一种镍基合金粉末，以实现超高速激光熔覆，进而提供耐蚀、高温抗氧化环境表面改性的良好涂层材料。

发明内容

本发明的镍基合金是高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。其具有优秀的耐无机酸腐蚀能力，对氧化和还原环境的各种腐蚀介质都具有非常出色的抗腐蚀能力，是针对耐蚀、高温抗氧化环境表面改性的良好涂层材料。

根据本发明一方面，提供了一种超高速率激光熔覆技术，其是一种表面加工技术，通过同步送粉添料方式，利用高能密度的束流使添加材料与高速率运动的基体材料表面同时熔化，并快速凝固后形成稀释率极低，与基体呈冶金结合的熔覆层，极大提高熔覆速率，显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等工艺特性的工艺方法。

与传统低速率高速熔覆相比较，超高速率激光熔覆高能束少部分能量作用在基体材料上形成较浅的熔池，而大部分能量作用在了粉末材料上，使粉末在进入熔池之前温度升至熔点并熔化，以液滴的形式与基体材料结合，从而使得超高速激光熔覆加工比传统熔覆效率提高40倍至上百倍。

由此，也对超高速率激光熔覆的专用粉末提出了新的要求。表征金属粉末的性能，主要采用以下指标：1.粒度范围，金属粉末颗粒的大小，通常用颗粒的直径来表征；2.流动性，是指以一定量粉末流过规定孔径的标准漏斗所需要的时间来表示，通常采用的单位为s/50g，其数值越小说明该粉末的流动性愈好；3.球形度，颗粒的形状与球体相似的程度；4.D50，描述粉末平均粒度的指标，指一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。

由于传统颗粒增强镍基金属材料无法有效汇聚成较小的斑点等原因，该粒度粉末经熔覆头输送汇聚后，粉斑直径较 大，无法满足超高速率激光熔覆小粉斑的工艺要求。需要说明的是，本发明中的超高速是相对于现有的激光熔覆速度而言的，该超高速具体是指激光扫描线速度大于等于25m/min。

根据本发明一方面，提供了一种用于超高速激光熔覆的颗粒增强镍基金属粉末，其特征在于由镍基体金属粉末与氧化物或碳化物颗粒组成，其配比为：50-98%的镍基体金属粉末，2-50%的氧化物或碳化物颗粒，该氧化物或碳化物颗粒选自Al₂O₃、ZrO₂、WC、TiC中的一个或多个；其中镍基体金属粉末的化学成分及其质量百分比为：C≤0.1%，2.0－30.0%Cr，2.0－30.0%Mo，0.1－5.0%Nb，Fe≤6.0%，Al≤0.6%，Ti≤0.6%，Mn≤0.8%，Si≤0.8%，Co≤2.0%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Ni和不可避免的杂质；其中，粉末的D50为25-50μm，流动性为32-47 s/100g。

根据本发明另一方面，Cr含量+Mo含量 5.0%－40.0%。