CN104561995A - 一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层 - Google Patents
一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104561995A CN104561995A CN201410840384.8A CN201410840384A CN104561995A CN 104561995 A CN104561995 A CN 104561995A CN 201410840384 A CN201410840384 A CN 201410840384A CN 104561995 A CN104561995 A CN 104561995A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium
- titanium alloy
- laser
- alloy
- spherical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 title abstract 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 25
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 claims description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 12
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 241001282153 Scopelogadus mizolepis Species 0.000 claims description 8
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 abstract 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 21
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 6
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 6
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 241000024287 Areas Species 0.000 description 1
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005915 ammonolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- QOWAEJDMPSSSJP-WKNCGDISSA-N lipid-associating peptide Chemical compound C([C@H](NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CCCCN)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@@H](N)CO)CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](CO)C(O)=O)C1=CC=C(O)C=C1 QOWAEJDMPSSSJP-WKNCGDISSA-N 0.000 description 1
- 108010071296 lipid-associating peptides Proteins 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003381 solubilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
- C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其制备方法包括如下步骤：(1)对钛合金表面待处理区域进行表面清洁处理；(2)在钛合金表面待加工区域预置特殊增强材料粉末和粘结剂的混合物，根据表面几何构形进行激光辐照，辐照过程中熔池温度需保持在1600～3300℃之间，在激光作用过程中采用保护性气氛对激光作用区进行保护，从而在钛合金表面获得强化涂层；所述特殊增强材料粉末是下列三类物质的混和粉末：①Ti单质、②合金、③钛的球形氮化物粉末，所述的钛的球形氮化物粉末为球形或近球形的纯钛或钛合金粉末经过氮化处理获得的，其粒径在10～200μm之间。本发明所得涂层氮含量高度可控，耐磨性好，能够兼顾硬度和强化层厚度，从而有利于长期稳定工作。
Description
(一)技术领域
本发明属于钛合金表面强化处理技术，具体涉及一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层。
(二)背景技术
钛合金是近年来获得广泛应用的一种具有优秀综合性能的金属材料，目前多用于制作叶片、叶盘以及各类泵阀等高速过流部件。钛合金部件目前公认的有效强化手段主要为表面氮化处理。传统使用较多的是高温氮化技术，包括高温气体氮化、离子氮化等。但一般均存在氮化层厚度过薄(几微米到几十微米)、需要整体高温加热以及氮化过程中整体气氛要求严格等缺点，致使氮化效率不高，尤其是对大尺寸部件应用困难等。针对这一问题，随着激光技术的发展，人们又提出了激光气体氮化技术，该技术是一种局部强化技术，通过高温下激光熔池中的液态钛与周围气氛中的氮发生反应获得高硬度的含氮增强相实现强化。该技术具有不需要整体高温加热、硬化深度大(数十微米到数百微米)、仅需局部气氛保护等优点，因此引起了广泛的兴趣。但其参加反应的氮含量难以精确控制导致高的裂纹敏感性以及表面粗糙等问题，极大的限制了该技术在生产实践中的应用。因此目前工业上急需一种既能够发挥表面高硬度强化层高强度特性，又能够兼顾长期稳定工作的钛合金表面氮化强化技术。
针对传统激光氮化技术存在的问题，这里提出了一种新的、具有氮含量高度可控的钛合金表面激光大尺寸球形颗粒氮化处理技术。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金表面的新型激光大尺度球形颗粒氮化复合涂层，其中氮含量高度可控，耐磨性好，且在提高钛合金表面硬度的同时能够兼顾较厚的强化层厚度，从而有利于长期稳定工作。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有大尺寸球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其制备方法包括如下步骤：
(1)对钛合金表面待处理区域进行表面清洁处理；
(2)在步骤(1)处理后的钛合金表面待加工区域预置特殊增强材料粉末和粘结剂的混合物，根据表面几何构形进行激光辐照，辐照过程中熔池温度需保持在1600～3300℃之间，在激光作用过程中采用保护性气氛对激光作用区进行保护，从而在钛合金表面获得强化涂层；所述特殊增强材料粉末是下列三类物质的混和粉末：①Ti单质、②合金、③钛的球形氮化物粉末，所述的合金选自下列任意几种金属形成的合金：W、Mo、V、Al、Zr、Cr、Ni、Fe，所述的钛的球形氮化物粉末为球形或近球形的纯钛或钛合金粉末经过氮化处理获得的球形或近球形氮化物粉末，其粒径在10～200μm之间；以特殊增强材料粉末和粘结剂的混合物质量为100％计，其中Ti单质的质量百分比在40～90％之间，合金的质量百分比在≦16％，钛的球形氮化物粉末的质量百分比在0.5～30％之间，并且粘结剂的质量百分比≦50％。
本发明所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，包括大尺度球形颗粒增强层和界面过渡层，两涂层是在激光处理过程中一次性获得。激光在基体表面作用过程中作用区域表面发生熔化，Ti与经过预先氮化处理的大尺寸球形或近球形氮化物颗粒进行溶解反应，并在后续凝固过程中通过自生反应析出，形成大尺寸球形颗粒+致密的微、纳米尺度枝晶复合增强层，该颗粒增强层具有粒径在5～80μm之间的大尺度球形或近球形氮化物增强颗粒，显微观察呈纠缠态或弥散态分布，其厚度根据处理工艺参数的不同一般>400μm；界面过渡层位于大尺度球形颗粒增强层和钛合金基体之间，厚度根据处理工艺参数的不同一般介于100～600μm之间，其与大尺度球形颗粒增强层之间的硬度过渡为梯度过渡，与钛合金基体之间的硬度过渡也为梯度过渡。
下面对技术方案做具体说明。
本发明步骤(1)中，所述的表面清洁处理即为常规的除油、除锈等清洁处理。
本发明步骤(2)中预置的材料为特殊增强材料粉末和粘结剂，所述特殊增强材料粉末中，单质Ti主要起基相作用，合金兼具基相和强化作用，可选自下列任意几种的组合：W、Mo、V、Al、Zr、Cr、Ni、Fe，优选所述合金为Al、V、Mo和Zr的组合，其中Al、V、Mo和Zr的质量比为1：0.05～0.95：0.05～0.45：0.05～0.55；或优选所述合金为Al、V和Mo的组合，其中Al、V和Mo的质量比为1：0.10～0.76：0.05～0.35；或者优选所述合金为Al和V的组合，其中Al和V的质量比例为1：0.45～0.85。在配制混和粉末过程中，除可将Ti单质、合金和球形氮化物直接混和外，为进一步提高混和的均匀性，还可以先将单质Ti和合金按照上述成份范围制成预制粉末，然后再与球形氮化合物混和。钛的球形氮化合物主要起强化和提供N源的作用。本发明预置的材料中加入粘结剂可以提高特殊增强材料粉末的附着能力，粘结剂可选自下列一种或任意几种的组合：胶水、香蕉水、纤维素或环氧树脂等。
本发明步骤(2)预置的特殊增强材料粉末和粘结剂的混合物，以特殊增强材料粉末和粘结剂的总质量为100％计，优选其中Ti单质的质量百分比为51～90％，合金的质量百分比为3～14％，钛的氮化合物的质量百分比为1～15％，粘结剂的质量百分比为3～40％。更优选Ti的质量百分比为59～85.5％，合金的质量百分比为3.5～15％，钛的氮化合物的质量百分比为3～11％，粘结剂的质量百分比为5～30％。更进一步优选Ti的质量百分比为69～75％，合金的质量百分比为5～10％，钛的氮化合物的质量百分比为5～15％，粘结剂的质量百分比为5～20％。
本发明在表面待处理区域预置特殊增强材料粉末和粘结剂后，根据表面几何构形选择一定经整形后的光束进行激光处理，所述的经整形后的光束为圆形光斑或环形光斑光束。采用圆形光斑时，焦点处光斑直径在0.5mm～60mm之间；采用环形光斑时，焦点处光斑内直径不小于0.5mm，外直径不大于60mm。所述的激光处理的工艺参数推荐如下：
采用激光辐照，激光功率≥300W，激光功率密度≥104W/cm2，扫描速度≥0.05m/min，多道扫描时搭接量5～90％；进一步，优选激光功率600～3500W，激光功率密度104～106W/cm2，扫描速度0.1～1.8m/min，多道扫描时搭接量10～30％。
本发明激光处理过程中的保护性气氛推荐为惰性气体气氛，如氩气、氦气等。
本发明所述的复合涂层，具有低倍下增强颗粒呈球形或近球形形态、高倍下呈球形增强颗粒+微、纳米尺度氮化物枝晶复合增强特征的两级精细结构。本发明可以通过如下步骤形成更大厚度的复合涂层：在上述步骤(2)获得的强化涂层表面通过激光熔覆或电子束沉积或堆焊的方式制备一层不含增强成分的纯钛或钛合金基底层，然后在其上重复步骤(1)和步骤(2)的操作，从而可在钛合金表面形成包含多个复合涂层形成“硬－软－硬”多层结构的强化涂层。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1.采用本方法能够有效的控制参加反应的N以及其它强化成分的含量，解决了传统激光表面氮化过程中参加反应的强化成分含量难以精确控制的难题；
2.本发明的复合涂层，具有低倍下增强颗粒呈球形或近球形形态、高倍下呈球形增强颗粒+微、纳米尺度氮化物枝晶复合增强特征的两级精细结构，多级精细结构强化涂层能提高钛合金表面硬度，且强化层厚度大，高硬度区呈岛状分布，具有多种尺度复合增强相，并可通过增强材料的成份变化实现梯度涂层等，从而有利于涂层长期稳定工作；
3.该复合结构强化层工艺简单，可靠性好，易于获得，不需要复杂的气氛保护，仅在大气条件下采用Ar、He等惰性气体进行局部保护即可获得高质量复合结构强化层；
4.通过变化不同工艺参数与表面施涂材料，可以获得不同表面硬度与综合性能的夹心结构来适应不同的表面强化应用领域，适用面广。
(四)附图说明
图1为实施例1制得的强化涂层的致密纳米尺度颗粒增强层的微观织构显微照片。
图2为实施例1制得的强化涂层在距涂层外表面不同距离处的硬度图。
图3为实施例2制得的强化涂层在距涂层外表面不同距离处的硬度图。
图4为实施例3制得的强化涂层在距涂层外表面不同距离处的硬度图。
图5为对比例制得的强化涂层在距涂层外表面不同距离处的硬度图。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例中选用的钛合金基体牌号为TC4，首先进行除油、除锈等表面清理，然后将待加工表面预磨至600#砂纸，清洗并烘干。
实施例1：
1.强化表面预涂专用增强材料，成分为：Ti 73％、合金(Al：V＝1：0.65)8.1％、粒径50～150μm球形氮化钛粉末10％，其余为粘结剂(502胶水：香蕉水：E-44型环氧树脂＝1:2:1)。
2.激光处理，圆形光斑，激光功率400W，光斑直径1.4mm，扫描速度240mm/min，搭接量20％，采用Ar气对激光辐照区域进行保护。
所得强化涂层在距涂层外表面不同距离处的硬度图如图2所示。。
实施例2：
1.强化表面预涂专用增强材料，成分为：Ti 72％、合金(Mo：Al：V＝1：8：1)8％、粒径50～150μm球形氮化物粉末TiN 5.0％，其余为粘结剂(502胶水：香蕉水：E-44型环氧树脂＝1:2:1)。
2.激光处理，圆形光斑，激光功率1200W，光斑直径4mm，扫描速度0.2m/min，搭接量40％，采用Ar气对激光辐照区域进行保护。
所得强化涂层在距涂层外表面不同距离处的硬度图如图3所示。。
实施例3：
1.强化表面预涂专用增强材料，成分为：Ti单质70％、合金(Al：V＝1：0.65)8.1％、粒径50～150μm球形氮化物粉末TiN 15％，其余为粘结剂(502胶水：香蕉水：E-44型环氧树脂＝1:2:1)。
2.激光处理，圆形光斑，激光功率2000W，光斑直径3.5mm，扫描速度180mm/min，搭接量10％，采用Ar气对激光辐照区域进行保护。
3.强化表面预置纯钛材料，成分为：纯Ti 80％，其余为粘结剂(502胶水：香蕉水：E-44型环氧树脂＝1:2:1)。
4.激光处理，圆形光斑，激光功率2300W，光斑直径2.5mm，扫描速度480mm/min，搭接量30％，采用Ar气对激光辐照区域进行保护。
5.重复上述步骤1-4计3次。
所得强化涂层在距涂层外表面不同距离处的硬度图如图4所示。
对比例
1.强化表面预涂专用增强材料，成分为：Ti 72％、合金(Mo：Al：V＝1：8：1)8％、普通商用1～5μm不规则(非球形)氮化物粉末TiN 5.0％，其余为粘结剂(502胶水：香蕉水：E-44型环氧树脂＝1:2:1)。
2.激光处理，圆形光斑，激光功率1200W，光斑直径4mm，扫描速度0.2m/min，搭接量40％，采用Ar气对激光辐照区域进行保护。
所得强化涂层在距涂层外表面不同距离处的硬度图如图5所示。
表1 各实施例制得的强化涂层的耐磨性能比较
| 实施例 | 耐磨性 |
| 实施例1 | 29.3％ |
| 实施例2 | 41.4％ |
| 实施例3 | 20.9％ |
| 对比例(成份同实施例2) | 100％ |
注：通过12分钟累积失重量评价，以对比例所得涂层的累积失重量为100％，失重越小耐磨性越好。
Claims (10)
1.一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其制备方法包括如下步骤：
(1)对钛合金表面待处理区域进行表面清洁处理；
(2)在步骤(1)处理后的钛合金表面待加工区域预置特殊增强材料粉末和粘结剂的混合物，根据表面几何构形进行激光辐照，辐照过程中熔池温度需保持在1600～3300℃之间，在激光作用过程中采用保护性气氛对激光作用区进行保护，从而在钛合金表面获得强化涂层；所述特殊增强材料粉末是下列三类物质的混和粉末：①Ti单质、②合金、③钛的球形氮化物粉末，所述的合金选自下列任意几种金属形成的合金：W、Mo、V、Al、Zr、Cr、Ni、Fe；所述的钛的球形氮化物粉末为球形或近球形的纯钛或钛合金粉末经过氮化处理获得的球形或近球形氮化物粉末，其粒径在10～200μm之间；以特殊增强材料粉末和粘结剂的混合物质量为100％计，其中Ti单质的质量百分比在40～90％之间，合金的质量百分比在≦16％，钛的球形氮化物粉末的质量百分比在0.5～30％之间，并且粘结剂的质量百分比≦50％。
2.如权利要求1所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于：Ti单质的质量百分比为51～90％，合金的质量百分比为3～14％，钛的球形氮化物粉末的质量百分比为1～15％，粘结剂的质量百分比为3～40％。
3.如权利要求1所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于：Ti单质的质量百分比为59～85.5％，合金的质量百分比为3.5～15％，钛的球形氮化物粉末的质量百分比为3～11％，粘结剂的质量百分比为5～30％。
4.如权利要求1所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于：Ti单质的质量百分比为69～75％，合金的质量百分比为5～10％，钛的球形氮化物粉末的质量百分比为5～15％，粘结剂的质量百分比为5～20％。
5.如权利要求1～4之一所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于：所述钛的球形氮化物粉末的氮含量在6％～30％之间。
6.如权利要求1～4之一所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于：所述合金为Al、V、Mo和Zr的组合，其中Al、V、Mo和Zr的质量比为1：0.05～0.95：0.05～0.45：0.05～0.55；或者所述合金为Al、V和Mo的组合，其中Al、V和Mo的质量比为1：0.10～0.76：0.05～0.35；或者所述合金为Al和V的组合，其中Al和V的质量比例为1：0.45～0.85。
7.如权利要求1～4之一所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于：在表面待处理区域预置特殊增强材料粉末和粘结剂后，根据表面几何构形选择一定经整形后的光束进行激光处理，所述的经整形后的光束为圆形光斑或环形光斑光束；采用圆形光斑时，焦点处光斑直径在0.5mm～60mm之间；采用环形光斑时，焦点处光斑内直径不小于0.5mm，外直径不大于60mm；激光处理的工艺参数如下：
采用激光辐照，激光功率≥300W，激光功率密度≥104W/cm2，扫描速度≥0.05m/min，多道扫描时搭接量5～90％。
8.如权利要求1～4之一所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于激光处理的工艺参数为：激光功率600～3500W，激光功率密度104～106W/cm2，扫描速度0.1～1.8m/min，多道扫描时搭接量10～30％。
9.如权利要求7所述的具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于：具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层包括球形颗粒增强层和界面过渡层，该球形颗粒增强层具有粒径在5～80μm之间的大尺度球形或近球形氮化物增强颗粒，显微观察呈纠缠态或弥散态分布，其厚度>400μm；界面过渡层位于大尺度球形颗粒增强层和钛合金基体之间，厚度介于100～600μm之间，其与大尺度球形颗粒增强层之间的硬度过渡为梯度过渡，与钛合金基体之间的硬度过渡也为梯度过渡。
10.如权利要求1～4之一所述的具有大尺寸球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层，其特征在于所述制备方法还通过如下步骤形成更大厚度的复合涂层：在上述步骤(2)获得的强化涂层表面制备一层不含增强成分的纯钛或钛合金基底层，然后在其上重复步骤(1)和步骤(2)的操作，从而可在钛合金表面形成包含多个复合涂层形成多层结构的强化涂层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410840384.8A CN104561995A (zh) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410840384.8A CN104561995A (zh) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104561995A true CN104561995A (zh) | 2015-04-29 |
Family
ID=53079047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410840384.8A Pending CN104561995A (zh) | 2014-12-30 | 2014-12-30 | 一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104561995A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2554166A (en) * | 2016-07-29 | 2018-03-28 | Brenco Surface Eng Pty Ltd | Wear resistant coating |
| CN108070740A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-25 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 一种修复钛合金阀芯和阀座的激光修复材料 |
| CN111058038A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-24 | 长沙理工大学 | 一种提高钛合金表面硬度与耐磨性的激光表面渗锆方法 |
| US20210053155A1 (en) * | 2019-08-23 | 2021-02-25 | Shenzhenshi Yuzhan Precision Technology Co., Ltd. | Connecting article and method for manufacturing the same, and laser device |
| CN112410781A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-26 | 辽宁中成智造科技有限公司 | 一种基于激光熔覆技术的离心机筛板强化工艺 |
| CN112501608A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-16 | 辽宁中成智造科技有限公司 | 一种基于激光纳米技术的离心机筛篮强化工艺 |
| CN113737055A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-03 | 淮阴工学院 | 一种钛合金表面共掺杂抗菌/骨诱导材料及其制备方法 |
-
2014
- 2014-12-30 CN CN201410840384.8A patent/CN104561995A/zh active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2554166A (en) * | 2016-07-29 | 2018-03-28 | Brenco Surface Eng Pty Ltd | Wear resistant coating |
| US10358710B2 (en) | 2016-07-29 | 2019-07-23 | Brenco Surface Engineering Pty Ltd. | Wear resistant coating |
| GB2554166B (en) * | 2016-07-29 | 2020-03-25 | Brenco Surface Eng Pty Ltd | Wear resistant coating |
| CN108070740A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-25 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 一种修复钛合金阀芯和阀座的激光修复材料 |
| US20210053155A1 (en) * | 2019-08-23 | 2021-02-25 | Shenzhenshi Yuzhan Precision Technology Co., Ltd. | Connecting article and method for manufacturing the same, and laser device |
| CN111058038A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-24 | 长沙理工大学 | 一种提高钛合金表面硬度与耐磨性的激光表面渗锆方法 |
| CN112410781A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-26 | 辽宁中成智造科技有限公司 | 一种基于激光熔覆技术的离心机筛板强化工艺 |
| CN112501608A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-16 | 辽宁中成智造科技有限公司 | 一种基于激光纳米技术的离心机筛篮强化工艺 |
| CN113737055A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-03 | 淮阴工学院 | 一种钛合金表面共掺杂抗菌/骨诱导材料及其制备方法 |
| CN113737055B (zh) * | 2021-09-07 | 2022-06-03 | 淮阴工学院 | 一种钛合金表面共掺杂抗菌/骨诱导材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104561995A (zh) | 一种具有球形颗粒增强的钛合金激光强化涂层 | |
| JP6896138B1 (ja) | レーザークラッディング用の耐摩耗性および耐腐食性の鉄ベース合金粉末及びそのレーザークラッディング層 | |
| CN111850543B (zh) | 一种激光熔覆七元高熵合金涂层及其制备方法 | |
| US11098403B2 (en) | High entropy alloy thin film coating and method for preparing the same | |
| CN103394685B (zh) | 用于制备高熵合金涂层的合金粉末及其制备方法和应用 | |
| CN102021564A (zh) | 一种激光熔覆用防腐涂层镍基合金粉末 | |
| CN110257682A (zh) | 一种高熵合金材料及其涂层的制备方法 | |
| CN109622978B (zh) | 一种非晶合金粉末及其制备方法和应用 | |
| CN107096923A (zh) | 基于激光增材制造的高熔点高熵合金球形粉末的制备方法 | |
| CN110344047A (zh) | 一种原位合成低压冷喷涂CuNiCoFeCrAl2.8高熵合金涂层的制备方法 | |
| CN103042759B (zh) | 一种沉淀硬化不锈钢表面的类三明治结构强化涂层 | |
| CN106756996B (zh) | 一种稀土改性激光熔覆层及其制备工艺 | |
| CN104388927A (zh) | 一种在铝合金表面制备高硬度涂层的方法 | |
| CN102021567B (zh) | 一种制造锅炉管防腐涂层的镍基合金粉末 | |
| CN111074269A (zh) | 一种钛合金耐磨涂层及其制备方法 | |
| CN104513979A (zh) | 一种具有自生纳米颗粒增强的钛合金激光强化涂层 | |
| CN104372336A (zh) | 一种WC-TiO2-Mo涂层及其制备方法 | |
| KR20240032743A (ko) | 고(高)엔트로피 합금 분말 및 이의 코팅층과 코팅층 제조방법 | |
| CN114850494A (zh) | 一种高熵合金泡沫状结构多束电子束增材制造方法 | |
| CN103726046A (zh) | 一种激光冲击诱导化学反应制备化合物涂层的方法 | |
| CN107881501A (zh) | 一种用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂组合物 | |
| CN103602857B (zh) | 专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末 | |
| CN111020579B (zh) | 一种在钛合金上制备TiB2颗粒增强高熵合金涂层的方法 | |
| CN104264151B (zh) | 一种反应等离子熔覆原位合成TiN涂层的制备方法 | |
| CN110408924A (zh) | 一种用于激光熔覆涂层的钛基混合粉末及制造方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150429 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |