[发明专利]一种复合粉末及其制备方法、一种抗接触疲劳涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合粉末及其制备方法、一种抗接触疲劳涂层及其制备方法，属于表面工程技术领域。本发明提供的复合粉末，由包含以下质量份数的原料经混合得到：75～90份铁钛合金粉末、4～20份硅酸盐矿物粉末、4～10份石墨和0.5～2份稀土氧化物；所述稀土氧化物包括氧化铈、氧化镧或氧化钇。本发明提供的复合粉末能够解决现有技术中存在的高硬度涂层易开裂、抗接触疲劳性能差和成本高的技术问题。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，尤其涉及一种复合粉末及其制备方法、一种抗接触疲劳涂层及其制备方法。

背景技术

接触疲劳是齿轮、轴承等零件在滚动和循环交变载荷作用下，长时间连续运转，在滚动工作表面和次表面接触区域产生的不可逆的累积损伤过程。这些零件的工作面(如齿轮的齿面、滚动轴承内外圈与滚动体接触的区域)在接触压应力的长期反复作用下会引起表面接触疲劳失效，造成工作面承受法向载荷和切向载荷重复作用的区域形成大量的材料点蚀、裂纹、甚至剥落分层。许多大型复杂装备常常因为齿轮和轴承等滚动零件表面接触疲劳失效而导致装备整体失效。通常情况下，在金属零件表面出现早期微观点蚀损伤时，机械设备一般仍能继续正常工作，但随着点蚀损伤的加重，材料大尺度裂纹和剥落不断增多和加剧，造成零件运转不正常、可靠性降低。如齿轮在接触疲劳损伤严重时啮合情况恶化，产生较大的附加冲击力，噪声增大，甚至引起齿根断裂，从而引发更为严重的机械事故。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合粉末及其制备方法、一种抗接触疲劳涂层及其制备方法。本发明提供的复合粉末制得的涂层具有良好的抗接触疲劳性能，解决了传统高硬度熔覆层存在的涂层抗接触疲劳性能差的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供一种复合粉末，由包含以下质量份数的原料经混合得到：

75～90份铁钛合金粉末、4～20份硅酸盐矿物粉末、4～10份石墨和0.5～2份稀土氧化物；所述稀土氧化物包括氧化铈、氧化镧或氧化钇。

优选地，所述硅酸盐矿物粉末包括凹凸棒石、蛇纹石、海泡石和蒙脱石中的一种或多种。

优选地，所述硅酸盐矿物粉末的平均粒径为0.4～1.6μm。

优选地，所述铁钛合金粉末包括以下质量百分含量的元素组分：25～40％Ti、8～9.5％Al、3～4.5％Si、C≤0.15％、P≤0.04％、S≤0.04％、2～2.5％Mn和余量Fe。

本发明还提供了上述技术方案所述复合粉末的制备方法，包括以下步骤：

将铁钛合金粉末、硅酸盐矿物粉末、石墨和稀土氧化物混合，得到混合物料；

将所述混合物料进行干燥，得到干燥粉末；

在保护气氛下，将所述干燥粉末进行热处理后，得到所述复合粉末；

所述热处理的温度为300～700℃。

本发明还提供了一种抗接触疲劳涂层的制备方法，包括以下步骤：

利用熔覆处理将上述技术方案所述复合粉末或由上述技术方案所述制备方法制得的复合粉末熔覆到金属基体表面，得到抗接触疲劳涂层。

优选地，所述熔覆处理为激光熔覆或等离子熔覆。

优选地，所述激光熔覆的功率密度为250～500W/mm²，扫描速度为5～20mm/s，多道搭接率为20％，送粉速率为5～15g/min。