[发明专利]一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料，其特征在于，钢基体表面相间镶嵌着碳化物合金棒，且呈阵列形式规则排布，所述碳化物合金棒为Co基碳化物合金棒、Ni基碳化物合金棒或碳化物-金属复合合金棒，与钢基体呈冶金结合。

2.根据权利要求1所述的一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料，其特征在于，所述碳化物合金棒是由自熔性合金粉末或金属+陶瓷混合粉末经激光熔覆烧结后的产物，自熔性合金粉末为Co基、Ni基自熔性合金粉末，或上述合金粉末与碳化物陶瓷颗粒的混合粉末。

3.根据权利要求1所述的一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料，其特征在于，所述碳化物合金棒的直径为0.3～2.2mm，高度为0.3～3mm，钢基体表面相邻碳化物合金棒的间距为0.5～4.1mm。

4.一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，准备钢基体和碳化物合金粉末，碳化物合金粉末用于形成碳化物合金棒，碳化物合金粉末为自熔性合金粉末或金属+陶瓷混合粉末，自熔性合金粉末为Co基、Ni基自熔性合金粉末，或Co基、Ni基自熔性合金粉末与碳化物陶瓷颗粒的混合粉末，金属+陶瓷混合粉末由纯金属或合金粉末与碳化物陶瓷颗粒混合形成；

步骤2，对准备的钢基体进行表面处理，包括去油和除锈处理；

步骤3，利用脉冲激光在钢基体表面预制阵列分布的小孔；

步骤4，对表面带有阵列分布小孔的钢基体进行200～300℃的预热处理，然后进行激光熔覆，碳化物合金粉末在保护气气流作用下通过送粉管道到达送粉喷嘴，经喷嘴送入钢基体表面的孔内进行激光熔覆烧结，即制备出阵列分布碳化物合金棒增强钢基表面复合材料预制体；

步骤5，将阵列分布碳化物合金棒增强钢基表面复合材料预制体放入石灰中缓冷1.5～2h，即得到碳化物合金棒增强钢基表面复合材料。

5.根据权利要求4所述的一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料，其特征在于，所述Co基自熔性合金粉末为Co42A或Co50粉末，所述Ni基自熔性合金粉末为Ni20、Ni60或NiWC25粉末，上述自熔性合金粉末与碳化物陶瓷颗粒的混合粉末中碳化物陶瓷颗粒的质量百分比为20％～85％。

6.根据权利要求4所述的一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，去油采用碱性清洗剂，由纯苛性碱和水混合形成。

7.根据权利要求4所述的一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，根据复合材料表面碳化物合金棒特征参数确定打孔位置和孔的尺寸，再利用脉冲激光在钢基体表面指定位置辐照，辐照部位迅速升至汽化温度，蒸发形成小孔，脉冲激光由光纤激光器发出，光纤激光器的最大输出功率为1kW，激光脉宽为0.1～20ms，脉冲激光打孔过程在配备有除尘设备的密闭空间中进行。

8.根据权利要求8所述的一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，在钢基体表面预制阵列分布的小孔，小孔的直径为0.2～2mm，相邻小孔的间距为0.5～4.1mm，小孔深度为0.2～2.9mm。

9.根据权利要求4所述的一种碳化物合金棒增强钢基表面复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，激光熔覆烧结的激光功率为1.5～6kW，离焦量为30～40mm，送粉速率为6～10g/min。