[发明专利]一种适用于激光熔覆用的高钨镍基合金粉末

说明书

本发明公开了一种适用于激光熔覆用的高钨镍基合金粉末，包含以下质量百分比的各组分：Ni：余量、B：1.0～1.5%、Si：1.0～2.5%、Cr:12.5～18%、W：14.5～18%、Nb：0.2～1.4%、Fe:0.01～5%、C：0.2～1.0%、其他杂质≤0.5%。本发明的优点可有效提高熔覆效率低等缺陷的问题，降低了生产成本，从而提升熔覆层的耐磨性及使用寿命，取得了明显的经济效益。

技术领域

本发明涉及镍基合金粉末和激光熔覆技术领域，特别涉及一种适用于激光熔覆用的高钨镍基合金粉末。

背景技术

3D打印是一种利用激光或电子束等手段，依据三维建模，在计算机控制下逐层添加堆积材料直接快速精确形成零件的制造技术，也称“ 增材制造”。增材制造技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，相较于材料去除(或变形)的传统加工和常见的特种加工技术，增材制造技术有着极高的材料利用率。激光熔覆（Laser Cladding)作为一种新的表面改性技术，通过在基底合金表面上预置或同步送给所选择的金属熔覆材料，然后经激光处理使之与基底表层同时熔化，并快速凝固成与基底材料呈冶金结合的表面层，从而显著改变基底材料的耐磨、耐蚀、耐热等特性的工艺方法。在工业领域和民用的金属材料中，镍基合金的比例是较大的，是工业最重要的基础材料之一，它的附加价值也很大，尤其是高钨镍基合金。它具有以下特性：(1)外观质量干燥，无明显氧化色颗粒，无目视可见夹杂；(2)耐腐蚀性能好，特别是耐点蚀性能优秀；(3)高温强度优秀，加工硬化性、抗蠕变性能优秀；（4）所形成的熔覆层具有高强度，可塑性强，良好的耐高温，抗氧化性能，制备的熔覆层致密好，无气孔、无杂质、组织致密、晶粒细化等优点；（5）塑韧性好，成本低等优点。可有效提高熔覆效率；(6)固溶状态无磁性。高钨镍基合金集性能、外观与使用特性于一身，所以它未来仍将是最佳的工业和民用材料之一。采用铸造和锻造等传统工艺制造的镍基合金零件，分别存在宏观成分偏析和材料利用率低、氧化严重，且形状不规则，压制后综合性能并不理想 ，而采用3D打印技术，可有效克服上述缺点。用于3D打印技术的高钨镍基合金粉末具有不同于传统粉末冶金所需要的粉末特性，不仅要求粉末纯度高、氧含量低，还要求粉末球形度高、粒度分布均匀，以及良好的流动性和松装密度。高钨镍基合金粉末主要用途在涡轮增压器、微型燃气轮机喷嘴环、发动机气门座圈、工业电炉等方面。目前，金属粉末的主要制备方法是气雾化法，其基本原理是用高速气流将液态金属流破碎成小液滴并快速凝固成粉末的过程，由于气雾化法制备的粉末具有纯净度高、氧含量低、粉末粒度可控、生产成本低以及球形度高等优点，特别能够满足3D打印技术对于金属粉末性能的要求，已成为高性能及特种合金粉末制备技术的主要发展方向。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统镍基合金粉末在激光熔覆技术上存在的耐磨性和耐蚀性不足，激光熔覆过程中易发生开裂等使用性能及工艺性能问题，开发出一种用于激光熔覆技术的高钨镍基合金粉末，从而提升熔覆层的耐磨性及使用寿命。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种适用于激光熔覆用的高钨镍基合金粉末，其特征在于，包含以下质量百分比的各组分：Ni：余量、B：1.0～1.5%、Si：1.0～2.5%、Cr:12.5～18%、W：14.5～18%、Nb：0.2～1.4%、Fe:0.01～5%、C：0.2～1.0%、其他杂质≤0.5%。

优选的，所述高钨镍基合金粉末的粒度分布为38～150μm，D50在80～110um。

优选的，所述高钨镍基合金粉末外貌球形或近球形，显微颗粒球形度ψ≥80%，松装密度≥4.50g/cm³ ，振实密度≥5.20g/cm³。

优选的，所述高钨镍基合金粉末流动性为≤20s/50g，氧含量≤200ppm。

优选的，所述高钨镍基合金粉末采用气雾化制备，主要为在真空气雾化炉中用高速气流将液态金属流破碎成小液滴并快速凝固成粉末。