[发明专利]一种激光熔敷-搅拌摩擦复合表面改性方法

说明书

一种激光熔敷‑搅拌摩擦复合表面改性方法，属于表面加工与改性技术领域。技术要点为：本发明通过在待加工表面进行激光熔敷后，采用选区搅拌摩擦加工的方法，对激光熔敷后的材料表面组织进行搅拌摩擦再加工，以获得优良组织。本发明通过对激光熔敷组织进行一次或多次搅拌摩擦加工，以获得晶粒组织细小、第二相分布均匀、力学性能优良且无内部缺陷的表面加工组织；同时简化了加工工序，缩短了加工必要时间，提高了表面加工生产效率。本发明对激光熔敷后的表面组织进行搅拌摩擦再加工过程后，可以使表面组织材料形成微纳米晶。此外改善粉末沉底现象，使表面改性组织第二相弥散分布，并最终改善工件的组织性能。

技术领域

本发明涉及一种材料表面改性方法，具体涉及一种激光熔敷-搅拌摩擦复合表面改性方法，属于表面加工与改性技术领域。

背景技术

激光熔敷技术是近年来备受关注广为应用的一种先进表面改性技术。激光表面熔敷是在激光作用下，将以不同的送料方式进给的涂层材料与基体表面的一部分同时熔化，并在一定环境下快速冷却凝固，从而形成稀释度低的与基体形成冶金结合的表面涂层。与传统的表面涂层制备方法相比，激光熔敷技术具有稀释度小、结合强度高、适用范围广、工艺窗口大等优点，并因此具有广阔的应用前景。然而由于激光熔敷技术固有特性的限制，激光熔敷层中存在大量铸态组织，并常伴有显微裂纹、气泡等缺陷，而且粉末沉积率较高、熔敷组织不均匀、力学性能欠佳。

搅拌摩擦连接是1991年英国焊接技术研究所发明的一种新型连接技术。搅拌摩擦加工技术是搅拌摩擦连接技术的新应用，是一种新型高效固相加工技术。其利用摩擦与塑性变形热作为接触部位的材料温度升高、软化，进一步对在高温下塑性增强的材料进行带有剧烈形变的搅拌摩擦而完成加工的。由于加工过程中存在剧烈的塑性变形，因此可以使得材料组织晶粒细化，同时消除内部缺陷、改善表面成形，并最终使工件力学性能也得以改善。

由于激光表面改性过程中存在重熔-凝固过程，因此在加工后的表面存在熔化裂纹、表面不平整、相分布不均匀等问题。在激光熔敷后再进行一遍搅拌摩擦表面加工可有效改善上述问题。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明的目的是提供一种激光熔敷-搅拌摩擦复合表面改性方法，以解决激光熔敷组织中存在组织不均匀、内应力大、表面不平整、有显微裂纹、存在气孔疏松、第二相偏聚及材料球化的问题。

本发明提供了一种激光熔敷-搅拌摩擦复合表面改性方法，具体为：

步骤一：对待加工材料表面进行预处理；

步骤二：于待加工材料表面进行激光熔敷；

步骤三：对激光熔敷后的表面组织进行搅拌摩擦加工。

优选的，表面改性基体材料选用金属材料、石墨、陶瓷及复合材料中的一种或几种。

优选的，所述激光熔敷所用材料为Co基、Ni基、Fe基、Cr基、Ti基合金粉末，并含有增强相。

优选的，表面加工所选基体为镍及其合金，熔敷预铺粉末：粒径为0.5μm～75μm的含W粉和C粉的Co基合金粉末，其在加工过程中原位生成WC增强相。

优选的，步骤三中，对前序激光熔敷组织进行搅拌摩擦再加工，所用搅拌头材料硬度和高温强度大于待加工的涂层材料。

优选的，步骤三中，激光表面改性采用搅拌摩擦加工时，加工过程中采用预填料、同步送料中一种或几种送料方式，一次或多次对熔敷组织进行搅拌摩擦加工。