[发明专利]一种具有饱和镶嵌结构的叶尖抗磨切削涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种具有饱和镶嵌结构的叶尖抗磨切削涂层，其特征在于，由硬质陶瓷颗粒（3）与粘结合金层（2）构成，硬质陶瓷颗粒（3）离散分布并通过粘结合金层（2）结合在叶尖基体（1）的端面上，粘结合金层（2）与叶尖基体（1）的合金形成牢固冶金结合，并将硬质陶瓷颗粒（3）自身高度的0.5-0.9倍包裹住，形成硬质陶瓷颗粒棱角尖锐暴露、且与叶尖基体（1）端面结合牢固的叶尖抗磨切削涂层；

其中棱角尖锐暴露的硬质陶瓷颗粒是指单个颗粒的最小方向尺寸超过颗粒平均粒径0.05倍的暴露面，与叶尖基体（1）端面外法线的角度均介于0-60°之间；

硬质陶瓷颗粒朝向叶尖基体（1）外表面外法线的一侧的顶端高度差小于颗粒自身平均粒径的0.2-0.5倍；

其中，棱角尖锐暴露的硬质陶瓷颗粒占硬质陶瓷颗粒总数量超过50%；

粘结合金层（2）中Cr、Al和Si元素的总摩尔含量为13%~48%；粘结合金层（2）选择镍含量大于53.0%，铬含量为6%~28%的镍基合金；或者，选择钛含量大于40%，锆含量为18%~30%，铜含量为10%~25%，镍含量为5%-~10%的钛基合金；

按开尔文温度计算，粘结合金的熔点低于叶尖基体（1）的熔点的0.9倍；

所述具有饱和镶嵌结构的叶尖抗磨切削涂层按照以下方法制备：

1）涂覆粘结合金层：对经过洁净处理后的叶尖基体（1）表面涂覆粘结合金层（2）；

2）在粘结合金层（2）表面撒布硬质陶瓷颗粒（3 ）；

3）加热重熔：对撒有硬质颗粒的粘结合金层加热使其重新熔化，使得粘结合金将硬质陶瓷颗粒（3 ）包裹紧实并与叶尖基体（1）之间形成牢固的冶金结合，粘结合金层（2）与叶尖基体（1）的结合强度超过60MPa；

其中，加热重熔的温度采用粘结合金熔点的1.02-1.3倍，且该温度低于叶尖基体（1）与粘结合金熔点之差的0.5倍。

2.根据权利要求1所述的具有饱和镶嵌结构的叶尖抗磨切削涂层，其特征在于，硬质陶瓷颗粒的平均粒径为50~120 μm时，满足切削性能需求；硬质陶瓷颗粒的平均粒径为121 ~350 μm时，满足散热性能需求。

3.根据权利要求1所述的具有饱和镶嵌结构的叶尖抗磨切削涂层，其特征在于，相邻两个硬质陶瓷颗粒（3）的分布间距为硬质陶瓷颗粒自身平均粒径的1~2.5倍时，满足快速切削性能需求；相邻两个硬质陶瓷颗粒（3）的分布间距为硬质陶瓷颗粒自身平均粒径的3~10倍时，满足散热性能需求。

4.权利要求1所述的具有饱和镶嵌结构的叶尖抗磨切削涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）涂覆粘结合金层：对经过洁净处理后的叶尖基体（1）表面涂覆粘结合金层（2）；

涂覆粘结合金层采用真空等离子喷涂法或者激光熔覆法；其中：

所述真空等离子喷涂法的喷涂功率为25~55k，喷涂距离为100~400mm；

所述激光熔覆法的熔覆速度为6~60mm/s，送粉方式为同步同轴送粉，送粉率为10~60g/min；

2）在粘结合金层（2）表面撒布硬质陶瓷颗粒（3 ）；

3）加热重熔：对撒有硬质颗粒的粘结合金层加热使其重新熔化，使得粘结合金将硬质陶瓷颗粒（3 ）包裹紧实并与叶尖基体（1）之间形成牢固的冶金结合，粘结合金层（2）与叶尖基体（1）的结合强度超过60MPa；

其中，加热重熔的温度采用粘结合金熔点的1.02-1.3倍，且该温度低于叶尖基体（1）与粘结合金熔点之差的0.5倍；

加热重熔采用真空加热或者感应加热；

真空加热处理的真空度小于5×10^-2Pa，加热速率为5~10℃/min，保温时间为3~30min；

感应加热处理的感应电流为20~65A，加热距离为2.5~8mm，加热时间为2~15s。