[发明专利]原位合成多元陶瓷增强涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.原位合成多元陶瓷增强涂层，其特征在于：包括合金相和原位合成的多元陶瓷相，所述多元陶瓷相包括：Al₂O₃，TiN和TiB₂；微米级块状的TiN和TiB₂包覆纳米级球状的Al₂O₃。

2.根据权利要求1所述的原位合成多元陶瓷增强涂层，其特征在于：所述合金相包括CoCrFeNiMn高熵合金粉末、CoCrFeNiCu高熵合金粉末或FeCrMoCB非晶合金粉末。

3.根据权利要求2所述的原位合成多元陶瓷增强涂层，其特征在于：所述多元陶瓷相的反应体系包括Al、TiO₂和BN，所述Al、TiO₂和BN的摩尔比为4：3：（2~4）。

4.根据权利要求3所述的原位合成多元陶瓷增强涂层，其特征在于：所述CoCrFeNiMn高熵合金粉末和CoCrFeNiCu高熵合金粉末的粒度均为100~150 μm，纯度高于99.9%；Al、TiO₂和BN粉的粒度为20nm~100μm，纯度高于99.95%。

5.根据权利要求4所述的原位合成多元陶瓷增强涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

S01，基材的前处理：选用低碳钢作为基材，预处理，备用；

S02，熔覆粉末：取合金相粉末、Al、TiO₂和BN粉，合金相粉末与多元陶瓷相反应体系质量百分比为（95~99）：（1~5）；

S03，混粉：将S02中的各种原料混合均匀，放入三维高效运动混粉机中，混粉频率为50~100Hz，混粉时间为3-4h，以保证粉末混合均匀；

S04，纯合金涂层制备：将合金相粉末装入送粉器中，采用等离子熔覆设备制备涂层，具体的工艺参数为：熔覆电流150-170A，熔覆电压22-25V，中心气流量2.4-2.8 L/min，保护气流量8-11 L/min，送粉气流量2.4-2.8 L/min，熔覆速前进度120-150 mm/min，摆动速度1200-1400 mm/min，焊枪摆幅15-20 mm，电极距工件表面距离10-15 mm；制得涂层Ⅱ，涂层Ⅱ冷却至200~400℃后，再进行陶瓷增强合金涂层制备；

S05，陶瓷增强合金涂层制备，将S03混合均匀的粉末装入送粉器中，在S04纯合金涂层表面制备陶瓷增强合金涂层，具体的工艺参数为：熔覆电流200-220A，熔覆电压24-30V，中心气流量2.4-2.8 L/min，保护气流量 8-11 L/min，送粉气流量2.4-2.8 L/min，熔覆速前进度100-120 mm/min，摆动速度1200-1400 mm/min，焊枪摆幅15-20 mm，电极距工件表面距离10-15 mm；制得涂层Ⅰ。

6.根据权利要求5所述的原位合成多元陶瓷增强涂层的制备方法，其特征在于：所述基材为Q235钢块。

7.根据权利要求5所述的原位合成多元陶瓷增强涂层的制备方法，其特征在于：所述基材前处理包括去氧化物和表面清洗；其中去除氧化物采用砂轮打磨或车削方法，直至其露出金属光泽为止；表面清洗是在酒精溶液中采用超声波方法进行清洗，清洗完毕后在烘箱中烘干，备用。

8.根据权利要求5所述的原位合成多元陶瓷增强涂层的制备方法，其特征在于：所述纯合金涂层的厚度为50~200μm。

9.根据权利要求1~4任一项所述的原位合成多元陶瓷增强涂层在耐高温摩擦件中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述耐高温摩擦件包括转轴或摩擦盘，所述耐高温摩擦件的耐高温区间为300~800℃。