[发明专利]一种球墨铸铁件激光熔覆用TiC增强金属基复合合金粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了一种球墨铸铁件激光熔覆用TiC增强金属基复合合金粉末及其制备方法，涉及铸铁件再制造技术领域。本发明的一种球墨铸铁件激光熔覆用TiC增强金属基复合合金粉末及其制备方法，金属基合金粉末以Co为基本成分，加入Ni、C、Si、Cr、Fe和W元素组成的合金粉末，掺杂Ti的质量百分数为3.0％～10.0％，使得粉末能够很好的熔覆于球墨铸铁基体，无裂纹、气孔等缺陷；使用行星球磨机将掺杂的Ti与金属基合金粉末混合均匀，采用同步送粉的方式进行激光熔覆，以获得成型良好的激光熔覆层，熔覆再制造基体为球墨铸铁，对苛刻工况下工作的球墨铸铁件专项设计，使得熔覆层较球墨铸铁件的硬度及高温耐磨性能大大提高。

技术领域

本发明涉及铸铁件再制造技术领域，更具体地说是一种球墨铸铁件激光熔覆用TiC增强金属基复合合金粉末及其制备方法。

背景技术

球墨铸铁具有较高的强度，一定的韧性和塑性，同时还具有耐磨、减震、易切削、对缺口不敏感等特性，可代替碳钢和合金钢制造一些受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求高的零件，如曳引轮、曲轴、缸套、轧辊等，所以在工业中得到了广泛应用。球墨铸铁件在高温，剧烈磨损等苛刻的使用环境中，经常因表面受磨损而导致失效，因此，对不同工况条件下球墨铸铁件出现的磨损、腐蚀、疲劳失效等损伤进行再制造，不仅可以对其进行回收利用，而且经再制造的球墨铸铁件性能要高于原部件的性能。传统再制造技术如热喷涂、热喷焊、堆焊等工艺复杂，效率低，能耗高。与传统表面改性技术相比激光熔覆技术具有许多优点：激光能量高度集中，工件受热区小、变形小；熔覆层与基体呈冶金结合，结合强度高；用于球墨铸铁件的再制造具有很大优势。

目前激光熔覆材料范围相当广泛，铸铁表面熔覆的自熔性合金粉末主要包括钴基、镍基、铁基。铁基合金耐高温性能较差；镍基合金与球墨铸铁基体热膨胀系数差别较大，在高能激光束的作用下很容易产生热应力和相变应力，熔覆时容易产生裂纹；钴基合金粉末制备的熔覆层耐高温，耐磨损性能良好，硬度较低，抵抗硬物压入其表面的能力较差；纯金属基合金粉末所制备的熔覆层性能提升较为局限，已经无法满足铸铁件的苛刻服役条件。碳化物陶瓷相增强金属基复合涂层具有良好的热稳定性、高硬度、高强度和优异的耐高温、耐磨损性能。选择添加碳化物增强金属基可以有效的改善熔覆层的性能，考虑到所添加碳化物与基础材料的相容性问题，选用密度与热膨胀系数与金属基合金粉末更为匹配的纯金属Ti，利用Ti容易与C发生原位反应生成TiC陶瓷增强相的特点，选用纯金属Ti作为掺杂粉末。因此可以推广掺杂钛的金属基合金复合粉末用于球墨铸铁件的激光熔覆再制造。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中球墨铸铁件在激光熔覆时缺少性能优良的熔覆材料，本发明提出了一种球墨铸铁件激光熔覆用TiC增强金属基复合合金粉末及其制备方法，制成的TiC增强金属基复合合金粉末是针对球墨铸铁件苛刻工作环境的专项设计，激光熔覆再制造成型之后的熔覆层与球墨铸铁件呈良好的冶金结合，熔覆层的硬度、高温耐磨性能较基体也有了很大提升。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种球墨铸铁件激光熔覆用TiC增强金属基复合合金粉末，所述金属基合金粉末组成成分及其质量百分数为：Ni为1.0％～4.0％，C为0.6％～1.0％，Si为1.1％～1.5％，Cr为28.0％～30.0％，Fe为1.0％～4.0％，W为4.0％～6.0％，余量为Co，掺杂Ti的量质量百分数为：3.0％～10.0％；金属基合金粉末以Co为基本成分，加入Ni、C、Si、Cr、Fe和W元素组成的合金粉末，且Ti的质量百分数为3.0％～10.0％，使得粉末能够很好的熔覆于球墨铸铁基体，无裂纹、气孔等缺陷。

进一步的技术方案，所述金属基合金粉末组成成分及其质量百分数为：Ni为2.0％，C为0.8％，Si为1.2％，Cr为28.0％，Fe为2.0％，W为4.0％，余量为Co，掺杂Ti的质量百分数为3.0％。