[发明专利]一种铁基高硬度合金粉末及用其制成的熔覆焊层

权利要求书

1.一种铁基高硬度合金粉末，其特征在于，所述铁基高硬度合金粉末的制备原料包括纯铁块、碳粉、铬粉、硼粉、硅粉、镍粉、钼粉、铌粉、钇粉和碳化硅晶须。

2.根据权利要求1所述的一种铁基高硬度合金粉末，其特征在于，所述碳化硅晶须是由农作物秸秆切割成秸秆屑，用硝酸溶液处理后进行真空碳化，制得碳化秸秆屑；将碳化秸秆屑和硅粉混合后在高温下进行催化反应制得。

3.根据权利要求1所述的一种铁基高硬度合金粉末，其特征在于，所述铁基高硬度合金粉末的制备方法如下：

(1)碳化硅晶须的制备：将碳化秸秆屑、硅粉、氟化钠、铁粉按质量比1∶0.3∶0.02∶0.02～1∶0.4∶0.03∶0.03混合均匀，在氩气氛围中，1350～1400℃反应80～100min，降温至700～800℃并置于氧气氛围中保持15～20min，冷却至室温后浸没在质量分数20～30％的盐酸中静置3～5min，离心分离并用纯水洗涤3～5次，在-10～-1℃，50～100Pa干燥6～8h，制得碳化硅晶须；

(2)煅烧：将长宽高均小于10cm的纯铁块置于煅烧炉内，用真空泵对煅烧炉进行抽气使氮化炉炉内压力达到5～10Pa，再通入氮气使压力达到0.11～0.13MPa，依次在100～120℃预热15～20min，800～900℃煅烧30～40min，在1900～2000℃煅烧40～50min制得铁水；

(3)加料：将碳粉、铬粉、硼粉、硅粉、镍粉、钼粉、铌粉、钇粉按质量比0.2∶18∶1.3∶0.9∶0.8∶0.2∶0.5∶0.1～0.3∶19∶1.7∶1.1∶1∶0.6∶1∶0.3混合均匀作为添加料，向铁水中加入铁水质量0.28～0.33倍的添加料，在1900～2000℃，30～40kHz超声分散20～30min，制得合金溶液；

(4)喷雾处理：将1900～2000℃的铁基合金溶液以200～300g/s质量流量在一氧化碳气体环境中进行喷雾，喷雾落差3～5m，用60～70℃纯水接收，将落入纯水的粉体收集，在-10～-1℃，50～100Pa干燥6～8h，制得合金粉末；将合金粉末和碳化硅晶须按质量比6∶1～8∶1混合均匀，即得铁基高硬度合金粉末。

4.根据权利要求3所述的一种铁基高硬度合金粉末，其特征在于，步骤(1)所述碳化秸秆屑的制备方法为：将烘干的农作物秸秆切割成长短小于10mm的秸秆屑，置于50～60％的硝酸溶液中浸泡4～6h，过滤并用纯水洗涤3～5次，在50～100Pa的压力下，依次在100～120℃预热30～40min，在700～800℃碳化3～5h，制备而成。

5.根据权利要求4所述的一种铁基高硬度合金粉末，其特征在于，所述农作物秸秆为小麦秸秆、稻草秸秆、玉米秸秆中的一种或多种混合。

6.根据权利要求3所述的一种铁基高硬度合金粉末，其特征在于，所述铁粉、碳粉、铬粉、硼粉、硅粉、镍粉、钼粉、铌粉、钇粉的纯度均大于99.9％，粒径均小于1mm。

7.一种铁基高硬度合金粉末制成的熔覆焊层，其特征在于，所述熔覆焊层的制备方法如下：

(a)表面清洁处理：用高速旋转的抛光轮对熔覆基体进行抛光使表面粗糙度达到Ra0.6～0.1μm，用无水乙醇擦拭表面并自然风干；

(b)激光熔覆：将铁基高硬度合金粉末在氮气氛围中，100～120℃预热1～2h，取所需量置于抛光后的熔覆基体的表面，在3200～3400W激光功率，340～380mm/min激光扫描速度进行激光熔覆，再进行渗氮处理，冷却至室温制得厚度为0.8～1mm的熔覆焊层。

8.根据权利要求7所述的一种铁基高硬度合金粉末制成的熔覆焊层，其特征在于，步骤(a)所述熔覆基体为熔点高于1300℃的金属或合金。

9.根据权利要求7所述的一种铁基高硬度合金粉末制成的熔覆焊层，其特征在于，步骤(b)所述渗氮处理的方法为：在氮气氛围中，1100～1200℃保温3～5h。