[发明专利]一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构及其制备方法

权利要求书

1.一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法，其特征在于，在过流部件基材上逐层熔覆梯度功能材料，每层梯度功能材料表层均采用超快激光在其表面刻蚀周期性结构以吸收部分过流部件空蚀所带来的冲击载荷能，各层涂层为梯度涂层，由外至内韧性逐层提高，硬度逐层降低。

2.根据权利要求1所述的一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法，其特征在于，制备步骤包括如下：

S1对高锰铝青铜基材进行抛光处理，采用皮秒绿激光在基材上刻蚀周期性结构，周期性结构的间距为加载至过流部件表面应力波波长的整数倍；

S2采用半导体激光在基材表面熔覆镍铜层，对镍铜层进行抛光，采用皮秒绿激光在镍铜层上刻蚀周期性结构，周期性结构的间距为加载至过流部件表面应力波波长的整数倍；

S3采用半导体激光在镍铜层表面熔覆硬质合金层，对硬质合金层进行抛光，采用皮秒绿激光在硬质合金层上刻蚀周期性结构，周期性结构的间距为加载至过流部件表面应力波波长的整数倍；

S4采用半导体激光同轴送粉的方式在硬质合金层表面熔覆陶瓷合金层，得到梯度阻尼复合涂层。

3.根据权利要求2所述的一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法，其特征在于，所述S1的具体方法为：

采用200-2000目的砂纸对高锰铝青铜基材进行抛光处理，用皮秒绿激光通过3D振镜扫描的方式在高锰铝青铜基材上刻蚀周期性结构，激光器功率设为30w，振镜的扫描速度设为100mm/s，周期性结构轮廓为金字塔结构，间距为2.7mm。

4.根据权利要求2所述的一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法，其特征在于，所述S2的具体方法为：

采用半导体激光，用同轴送粉的方式在基材表面熔覆镍铜层，激光器功率设为700w，扫描速度8mm/s，送粉速率8.5g/min，使用2mm直径圆形光斑，离焦量11mm，使用Ar气体作为保护气，镍铜层粉末成分为约60％Ni、33％Cu、7％Fe的混合粉末。之后，对镍铜层进行抛光，采用皮秒绿激光通过3D振镜扫描的方式在镍铜层上刻蚀周期性结构，激光器功率设为30w，振镜的扫描速度设为100mm/s，周期性结构轮廓为金字塔结构，间距为2.7mm。

5.根据权利要求2所述的一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法，其特征在于，所述S3的具体方法为：

采用半导体激光在镍铜层表面熔覆硬质合金层，激光器功率设为1500w，扫描速度15mm/s，送粉速率17g/min，使用2mm直径圆形光斑，离焦量11mm，使用Ar气体作为保护气，硬质合金粉末成分为约0.03％C、0.7％Si、1.25％Mn、17.6％Cr、19.5％Ni、2.25％Mo、58.67％Fe的混合粉末。之后，对硬质合金层进行抛光，采用用皮秒绿激光通过3D振镜扫描的方式在硬质合金层上刻蚀周期性结构，激光器功率设为30w，振镜的扫描速度设为100mm/s，周期性结构轮廓为金字塔结构，间距为2.7mm。

6.根据权利要求2所述的一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法，其特征在于，所述S4的具体方法为：

采用半导体激光，同轴送粉的方式在硬质合金层表面熔覆陶瓷合金层，激光器功率设为2500w，扫描速度200mm/s，送粉速率10g/min，使用2mm直径圆形光斑，离焦量11mm，使用Ar气体作为保护气，陶瓷合金粉末成分为约42％Ni、42％Fe、3％B、3％Si、10％SiC的混合粉末，得到表层陶瓷合金层。

7.根据权利要求2所述的一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法，其特征在于，还包括S5：采用激光冲击强化技术强化表面陶瓷合金层，细化陶瓷合金层晶粒，在表面形成纳米孪晶，植入残余压应力层。

8.根据权利要求7所述的一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法，其特征在于，所述S5的具体方法：采用黑胶带为吸收层，水作为约束层，约束层厚度为2mm，采用的光斑直径为3mm的圆形高斯光斑，光斑搭接率为50％，单脉冲能量为5-10J，脉冲宽度为10ns。

9.一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述的一种过流部件抗空蚀阻尼复合金属材料结构的制备方法得到。