[发明专利]一种不开裂高耐磨损耐腐蚀的镍基复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种不开裂高耐磨损耐腐蚀的镍基复合材料及其制备方法，属于激光增材制造技术领域，通过在镍基合金粉末中添加一定比例的铌或钽以及强化陶瓷相粉末中的碳化铌粉末、硼化铌粉末、碳化钽粉末和硼化钽粉末中的至少一种，铌和钽均是强碳化物形成元素，在熔池中会优先与碳结合生成碳化铌或碳化钽，避免粗大碳化物的形成，同时碳化铌或碳化钽都具有较低的吉布斯自由能，在熔池中会优先长大，同时外加的一定比例的强化陶瓷相粉末可以起到弥散强化作用防止合金硬度的大幅降低，由此通过抑制粗大脆性相的生成并增加异质形核质点的方法实现了镍基复合材料粉末塑韧性的增加，能够使所制备的镍基复合涂层不开裂并且具有较高耐磨损、耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及激光增材制造、激光熔覆和激光热喷涂技术领域，尤其涉及一种不开裂高耐磨损耐腐蚀的镍基复合材料及其制备方法。

背景技术

目前国内通过激光熔覆技术来制备镍基涂层提高基体的耐磨损性能时，由于所使用的Ni45或Ni60粉末具有较高的硬度，因此导致所制得的涂层塑韧性较差，在制备的过程中易产生裂纹等缺陷，这些缺陷会大大降低涂层的耐腐蚀性能，使基体无法得到有效的保护。然而当前大多数制备镍基复合材料的方法工艺流程都相对复杂，或所添加的元素较多且价格较高，导致制备成本大幅度增高，这一系列原因严重制约了镍基复合粉末在激光熔覆技术中的推广应用。

发明内容

本发明提供一种不开裂高耐磨损耐腐蚀的镍基复合材料及其制备方法，旨在解决镍基复合材料塑韧性较差且制备工艺较为复杂的缺陷，通过添加极少量的合金元素、使用简单的工艺实现镍基粉末的改性，简化制备工艺流程。

本发明提供的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供的一种不开裂高耐磨损耐腐蚀的镍基复合材料，其特征在于，所述镍基复合材料的原材料包括质量份数比为20～30:0.5～2:2～6的镍基合金粉末、铌粉末和强化陶瓷相粉末，其中，所述镍基合金粉末的粉末粒径为10～150μm，所述铌粉末的单个颗粒粒径为4～6μm，所述铌粉末的聚集尺寸为10～150μm，所述强化陶瓷相粉末包括碳化铌粉末和硼化铌粉末中的至少一种，所述强化陶瓷相粉末的单个颗粒粒径为1～4μm，所述强化陶瓷相粉末的聚集尺寸为10～150μm。

第二方面，本发明提供的一种不开裂高耐磨损耐腐蚀的镍基复合材料，所述镍基复合材料的原材料包括质量份数比为20～30:0.5～2:2～6的镍基合金粉末、钽粉末和强化陶瓷相粉末，其中，所述镍基合金粉末的粉末粒径为10～150μm，所述钽粉末的单个颗粒粒径为4～6μm，所述钽粉末的聚集尺寸为10～150μm，所述强化陶瓷相粉末包括碳化钽粉末和硼化钽粉末中的至少一种，所述强化陶瓷相粉末的单个颗粒粒径为1～4μm，所述强化陶瓷相粉末的聚集尺寸为10～150μm。

第三方面，本发明提供的一种不开裂高耐磨损耐腐蚀的镍基复合材料，所述镍基复合材料的原材料包括质量份数比为20～30:0.5～2:2～6的镍基合金粉末、铌粉末和钽粉末的混合物、强化陶瓷相粉末，其中，所述镍基合金粉末的粉末粒径为10～150μm，所述铌粉末的单个颗粒粒径为4～6μm，所述铌粉末的聚集尺寸为10～150μm，所述钽粉末的单个颗粒粒径为4～6μm，所述钽粉末的聚集尺寸为10～150μm，所述强化陶瓷相粉末包括碳化铌粉末、硼化铌粉末、碳化钽粉末和硼化钽粉末中的至少一种，所述强化陶瓷相粉末的单个颗粒粒径为1～4μm，所述强化陶瓷相粉末的聚集尺寸为10～150μm。

第四方面，本发明提供的一种不开裂高耐磨损耐腐蚀的镍基复合材料，所述镍基复合材料由质量份数比为20～30:0.5～2:2～6的镍基合金粉末、铌粉末和钽粉末中的至少一种、强化陶瓷相粉末组成的原材料经混合而成，其中，所述镍基合金粉末的粉末粒径为10～150μm，所述铌粉末的单个颗粒粒径为4～6μm，所述铌粉末的聚集尺寸为10～150μm，所述钽粉末的单个颗粒粒径为4～6μm，所述钽粉末的聚集尺寸为10～150μm，所述强化陶瓷相粉末包括碳化铌粉末、硼化铌粉末、碳化钽粉末和硼化钽粉末中的至少一种，所述强化陶瓷相粉末的单个颗粒粒径为1～4μm，所述强化陶瓷相粉末的聚集尺寸为10～150μm。