專利名稱：一種復(fù)合材料制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備工藝。
背景技術(shù)：
在復(fù)合材料制備領(lǐng)域，激光熔覆已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，激光熔覆主要是通過(guò)在基材表面添加強(qiáng)化材料，然后利用高能密度的激光束使熔覆材料與基材熔合在一起，在基材表面形成基材與強(qiáng)化材料呈冶金結(jié)合的熔覆層，此工藝優(yōu)點(diǎn)很多，目前受到了普遍關(guān)注。隨著電磁處理技術(shù)的發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)，選擇合適的磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，可有效的改變?nèi)刍饘俚慕Y(jié)晶特點(diǎn)，使金屬晶粒有序排列，達(dá)到細(xì)化組織和提高力學(xué)性能的目的，而目前的激光熔覆工藝只是單純的在基材上進(jìn)行激光熔覆，例如鋼基材的激光熔覆工藝，主要是先對(duì)基材表面進(jìn)行預(yù)處理，然后將合金粉末預(yù)置在基材表面，然后開啟激光器進(jìn)行激光熔覆，然而在激光熔 覆過(guò)程中，熔池附近尚未施加磁場(chǎng)，這樣就不能保證熔覆后的凝固合金組織晶粒取向一致、細(xì)膩均勻，而且合金層耐磨性和耐腐蝕性相對(duì)較差，很難取得優(yōu)良性能的熔覆合金層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅熔覆后的凝固合金組織晶粒取向一致，細(xì)膩均勻，合金層的耐磨性和耐腐蝕性強(qiáng)，而且可控性強(qiáng)，工件的使用壽命長(zhǎng)，工藝簡(jiǎn)單，便于操作的復(fù)合材料制備工藝。本發(fā)明提出的一種復(fù)合材料制備工藝，主要是在金屬基材進(jìn)行激光熔覆時(shí)，利用激光熔覆磁處理工藝改善熔覆層的合金組織，其技術(shù)方案如下
(1)對(duì)待熔覆工件的表面進(jìn)行預(yù)處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末，粉末一般為鐵基、鎳基、鈷基自熔性合金粉末或復(fù)合粉末；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為10 201混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無(wú)結(jié)塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干;
(4)將待熔覆的工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定激光器的主要熔覆參數(shù)，其中優(yōu)選的主要熔覆參數(shù)是激光功率為500W 10000W，掃描速度為lmm/s 20mm/s，搭接率為5% 90%，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理，磁場(chǎng)處理采用直流穩(wěn)恒磁場(chǎng)發(fā)生器，將熔覆工件置于磁場(chǎng)中，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定磁場(chǎng)強(qiáng)度，優(yōu)選的磁場(chǎng)強(qiáng)度為O. I 2T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質(zhì)量，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。本發(fā)明利用激光熔覆與磁處理工藝改善熔覆層的合金組織，使晶粒取向一致，且均勻細(xì)化。首先對(duì)待激光熔覆的工件表面進(jìn)行預(yù)處理，然后采用預(yù)涂膠粘的結(jié)合形式將合金粉末預(yù)置在工件表面；最后開啟激光器進(jìn)行激光熔覆，同時(shí)采用方向不發(fā)生改變的穩(wěn)恒磁場(chǎng)裝置對(duì)激光熔覆熔池附近施加磁場(chǎng)，用此方法激光熔覆，不僅工藝簡(jiǎn)單而且可控性強(qiáng)，熔覆后的凝固合金組織晶粒取向一致、細(xì)膩均勻，比單純激光熔覆不經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)處理工藝的合金層具有更好的耐磨性和耐腐蝕性，此工藝可獲得優(yōu)良性能的熔覆合金層。


無(wú)
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I以材質(zhì)為42CrMo的工件為例，方案如下
(1)對(duì)工件的表面進(jìn)行預(yù)處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末Fe50；
(3)將合金粉末Fe50與白乳膠按重量比為151混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無(wú)結(jié)塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再 晾干;
(4)將工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定激光器的主要熔覆參數(shù)，其中選定激光功率2500W、掃描速度lOmm/s、搭接率50%，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理，磁場(chǎng)處理采用直流穩(wěn)恒磁場(chǎng)發(fā)生器，將熔覆工件置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度為O. 8T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質(zhì)量，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。實(shí)施例2 以材質(zhì)為42CrMo的工件為例，方案如下
(1)對(duì)工件的表面進(jìn)行預(yù)處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末Fe55；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為201混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無(wú)結(jié)塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定激光器的主要熔覆參數(shù)，其中選定激光功率3000W、掃描速度8mm/s、搭接率50%，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理，磁場(chǎng)處理采用直流穩(wěn)恒磁場(chǎng)發(fā)生器，將熔覆工件置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度為IT ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質(zhì)量，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。實(shí)施例3 以材質(zhì)為35CrMo的工件為例，方案如下
(1)對(duì)工件的表面進(jìn)行預(yù)處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末Ni50；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為101混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無(wú)結(jié)塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定激光器的主要熔覆參數(shù)，其中選定激光功率4000W、掃描速度9mm/s、搭接率60%，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理，磁場(chǎng)處理采用直流穩(wěn)恒磁場(chǎng)發(fā)生器，將熔覆工件置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度為I. 2T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質(zhì)量，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
實(shí)施例4 以熔覆材質(zhì)為35CrMo的工件為例，方案如下
(1)對(duì)工件的表面進(jìn)行預(yù)處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末Ni45；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為101混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無(wú)結(jié)塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是 可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定激光器的主要熔覆參數(shù)，其中選定激光功率2000W、掃描速度7mm/s、搭接率50%，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理，磁場(chǎng)處理采用直流穩(wěn)恒磁場(chǎng)發(fā)生器，將熔覆工件置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度為I. 2T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質(zhì)量，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。實(shí)施例5 以熔覆材質(zhì)為45鋼的工件為例，方案如下
(1)對(duì)工件的表面進(jìn)行預(yù)處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末Fe50；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為151混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無(wú)結(jié)塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定激光器的主要熔覆參數(shù)，其中選定激光功率2000W、掃描速度8mm/s、搭接率50%，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理，磁場(chǎng)處理采用直流穩(wěn)恒磁場(chǎng)發(fā)生器，將熔覆工件置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度為I. 2T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質(zhì)量，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。實(shí)施例6以熔覆材質(zhì)為45鋼的工件為例，方案如下
(1)對(duì)工件的表面進(jìn)行預(yù)處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末Fe45和Ni45的I:I混合粉
末；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為121混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無(wú)結(jié)塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定激光器的主要熔覆參數(shù)，其中選定激光功率2500W、掃描速度8mm/s、搭接率50%，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理，磁場(chǎng)處理采用直流穩(wěn)恒磁場(chǎng)發(fā)生器，將熔覆工件置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度為IT ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質(zhì)量，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料的制備工藝，其特征是 (1)對(duì)待熔覆工件的表面進(jìn)行預(yù)處理； (2)根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末； (3)將合金粉末與白乳膠按重量比為10 201混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無(wú)結(jié)塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑后再晚干； (4)將待熔覆的工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定激光器的熔覆參數(shù)，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理，磁場(chǎng)處理采用直流穩(wěn)恒磁場(chǎng)發(fā)生器，將熔覆工件置于磁場(chǎng)中，根據(jù)合金粉末和基材的特點(diǎn)，選定磁場(chǎng)強(qiáng)度； (5)熔覆完成后檢查工件的表面質(zhì)量，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料的制備工藝，其特征是合金粉末為鐵基、鎳基、鈷基自熔性合金粉末或復(fù)合粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料的制備工藝，其特征是激光器的熔覆參數(shù)是激光功率為500 W 10000W，掃描速度為lmm/s 20mm/s，搭接率為5% 90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料的制備工藝，其特征是磁場(chǎng)強(qiáng)度為O.I 2T。
全文摘要
一種復(fù)合材料的制備工藝，首先對(duì)待熔覆工件的表面進(jìn)行預(yù)處理；根據(jù)工件基材的特點(diǎn)和工況要求，選擇合適的合金粉末；將合金粉末用白乳膠攪拌，攪拌后將合金粉末均勻地粘接在待熔覆工件的表面，然后晾干，晾干后將合金粉末涂黑，涂黑后再晾干；將待熔覆的工件固定在激光熔覆機(jī)床的工作臺(tái)上，對(duì)工件進(jìn)行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時(shí)對(duì)熔池附近進(jìn)行磁場(chǎng)處理。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有熔覆后的凝固合金組織晶粒取向一致，細(xì)膩均勻，合金層的耐磨性和耐腐蝕性強(qiáng)，可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C24/10GK102899661SQ20121032655
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者鄭麗娟, 付宇明, 劉會(huì)瑩, 王軍, 陳革新 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)