CN113061795A - 一种铝合金表面激光合金化材料、耐磨涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

一种铝合金表面激光合金化材料、耐磨涂层及其制备方法和应用 Download PDF

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CN113061795A CN202110169120.4A CN202110169120A CN113061795A CN 113061795 A CN113061795 A CN 113061795A CN 202110169120 A CN202110169120 A CN 202110169120A CN 113061795 A CN113061795 A CN 113061795A
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迟一鸣
陈传忠
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Abstract

本发明涉及一种铝合金表面激光合金化材料、耐磨涂层及其制备方法和应用。激光合金化材料包括铁基合金、碳化硼或氮化硼。其中碳化硼的质量分数为5％～25％或氮化硼的质量分数为3％～15％，余量为铁基合金。添加稀土氧化物对合金化层进行进一步的改性，其中：碳化硼的质量分数为5％～25％，稀土氧化物的质量分数为0.5％～2.5％，余量为铁基合金。合金化层中硬质陶瓷颗粒和金属间化合物的存在大大改善了表面性能，而稀土氧化物的添加使合金化层内部组织更加均匀致密，进一步提高了合金化层的耐磨性。此外，稀土氧化物还能净化熔池，减少涂层中的夹杂和气孔，有利于获得质量更好的合金化层。

Description

一种铝合金表面激光合金化材料、耐磨涂层及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于铝合金耐磨涂层表面改性技术领域，具体涉及一种铝合金表面激光合金化材料、耐磨涂层及其制备方法和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
铝是现代工业中应用最为广泛的一类有色金属材料。其密度小，塑性好，易于加工；化学性质比较活泼，在空气中能形成一层致密的氧化物薄膜，具有一定的抗腐蚀性；比强度和比刚度高，导热性好。添加一定元素形成的铝合金在保持纯铝质轻、耐蚀性好等优点的同时还能够具有较高的强度，成为理想的结构材料，被广泛应用于航空航天、机械制造和交通运输等领域。然而，铝及其合金的表面硬度低、摩擦系数高、耐磨性差，严重限制了它在许多领域的应用。因此，如何提高铝合金表面的硬度和耐磨性成为了亟需解决的问题。常规表面处理方法包括热喷涂、电镀、阳极氧化等。热喷涂、电镀等方法制备的强化层与基体之间的结合主要以机械结合为主，强度不高，容易开裂和脱落；阳极氧化法在铝合金表面形成的氧化膜多孔、不连续，保护作用较差，且使用的铬酸盐有毒，会污染环境和危害健康。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种铝合金表面激光合金化材料、耐磨涂层及其制备方法和应用。选用铁基合金、碳化硼或氮化硼陶瓷粉末，在铝合金表面制备出陶瓷增强的复合涂层。并在此基础上进一步添加稀土氧化物，有效发挥了其细化晶粒、净化组织的作用，大大提高了合金化层的耐磨性能。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
第一方面，一种铝合金表面激光合金化材料，包括铁基合金粉末，陶瓷粉末，所述陶瓷材料为碳化硼或氮化硼。
在本发明的一些实施方式中，陶瓷材料为碳化硼，其质量分数为5％～25％，余量为铁基合金；
进一步的，碳化硼的质量分数为5％～18％，余量为铁基合金；
更进一步的，碳化硼的质量分数为8％～12％，余量为铁基合金；
或，陶瓷材料为氮化硼，其质量分数为3％～15％，余量为铁基合金；
进一步的，氮化硼的质量分数为3％～8％，余量为铁基合金。
一种铝合金表面激光合金化材料，还包括稀土氧化物。
在本发明的一些实施方式中，激光合金化材料中：碳化硼的质量分数为5％～25％，稀土氧化物的质量分数为0.5％～2.5％，余量为铁基合金。
在激光合金化过程中B4C分解成为B和C，并可与熔池中的其他元素如Fe，Cr，Al等发生反应生成陶瓷增强相，提高涂层的耐磨性能。稀土元素为表面活性原子，能够降低表面张力和熔体与晶核间的界面能，当界面能减小时表面生长受到抑制，从而细化了晶粒，并且界面能的降低使得熔池中物质的对流扩散能力增强，有利于更充分的反应。此外，稀土原子半径较大，容易在晶界或相界偏聚，阻碍了晶界或相界的移动，从而也有抑制晶粒长大，从而使细化晶粒的作用。除了细化作用外，稀土元素十分活泼且有界面吸附性，在激光合金化过程中能与熔池中的杂质元素如P、S、O等相互作用，从而减少固溶态杂质的含量，进一步改善涂层的性能。
在本发明的一些实施方式中，铁基合金的化学组成为Cr 16.5ωt.％、B 0.9ωt.％、Si 0.8ωt.％、C 0.12ωt.％，余为Fe和不可避免的杂质。
在本发明的一些实施方式中，稀土氧化物为Nd2O3、Y2O3、La2O3、Ce2O3或Sm2O3；进一步的，稀土氧化物为Nd2O3。
在本发明的一些实施方式中，激光合金化材料中碳化硼的质量分数为5％～18％，稀土氧化物的质量分数为0.5％～2.5％，余量为铁基合金。进一步优选上述范围内，所获得的涂层表面较为光滑平整，耐磨性能较好。
在本发明的一些实施方式中，激光合金化材料中碳化硼的质量分数为8％～12％，稀土氧化物的质量分数为1.0％～2.0％，余量为铁基合金。所得涂层的耐磨性能较好。
可选的，碳化硼的质量分数为10％，稀土氧化物的质量分数为1.5％，余量为铁基合金。质量分数在上述的范围内，涂层的硬度较高，同时陶瓷相与涂层的润湿性更好，避免较多的开裂和气孔，有利于提高耐磨性能。
第二方面，利用上述的激光合金化材料制备耐磨涂层的方法，所述方法为：将激光合金化材料通过粘结剂预置在基体表面，然后对基体表面进行激光合金化处理，得到激光合金化耐磨涂层。
在本发明的一些实施方式中，基体为2系、4系、5系、6系、7系铝合金；进一步的，基体材料为6061铝合金。
在本发明的一些实施方式中，激光合金化的功率为1.5～3kW，扫描速度9～15mm/s，激光光斑直径为3～4mm，搭接率30～50％；进一步的，激光功率2～2.5kW，扫描速度9～12mm/s，光斑直径3mm，搭接率30％时，涂层的耐磨性能更好。
在本发明的一些实施方式中，为了防止熔池氧化，激光合金化过程中要采用氩气作为保护气，气体流量为8～12L/min；进一步的，氩气流量为10L/min时效果最佳。
在本发明的一些实施方式中，粘结剂为水玻璃溶液。可选的，水玻璃溶液中水玻璃和水的体积比为1:2～4；进一步的，水玻璃与水的体积比为1:3时粘结效果最佳。
第三方面，上述制备方法得到的激光合金化耐磨涂层，合金化层中主要物相包括Fe4Al13,FeAl,Fe3Al,Cr2B,CrB,Cr2B3,Cr23C6,Cr7C3,Al4C3,α-Al,AlB2；
或，主要物相包括Fe18.93Cr1.07、Fe4Al13、α-Al、Cr2B、FeN0.0589、AlN；
或，主要物相包括α-Fe，α-Al，Fe4Al13，Cr2B，CrB，Cr7BC4，Al4C3。
在激光合金化过程中，熔池中的元素相互反应生成了一系列的陶瓷强化相和铁铝金属间化合物，使涂层的硬度和耐磨性能提高。
第四方面，上述激光合金化材料、制备方法得到的激光合金化耐磨涂层在航空航天、机械制造、电子或交通运输领域中的应用。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明将碳化硼或氮化硼和铁基合金混合，在铝合金表面制备激光合金化层。碳化硼、氮化硼分解产生的B，C，N原子与铁基合金中的Fe，Cr以及基体中的Al可发生化学反应，形成Cr-B、Cr-C、Fe-Al、Al-N等强化相弥散分布在涂层中，此外，一部分Cr、B、N等原子固溶在金属基底中产生固溶强化的作用。弥散强化和固溶强化的综合作用有效提高了合金化层的耐磨性能。
(2)稀土氧化物具有细化晶粒的作用，可以使合金化层中的组织更加均匀致密，从而进一步提高合金化层的耐磨性。此外，稀土氧化物还能净化熔池，减少涂层中的夹杂和气孔，进一步改善涂层质量。
(3)本发明的方法简单、实用性强，易于推广。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是添加不同含量B4C合金化层的XRD结果：(a)5ωt.％，(b)10ωt.％，(c)15ωt.％，(d)20ωt.％；
图2是添加不同含量B4C合金化层的组织形貌：(a)5ωt.％，(b)10ωt.％，(c)15ωt.％，(d)20ωt.％；
图3是添加不同含量B4C合金化层的硬度分布；
图4是添加不同含量B4C合金化层的摩擦系数曲线(a)和磨损失重(b)；
图5是添加不同含量h-BN合金化层的XRD结果；
图6是添加5ωt.％h-BN合金化层的组织形貌和元素面扫描结果；
图7是添加不同含量h-BN合金化层的摩擦系数曲线(a)和磨损失重(b)；
图8是添加不同含量Nd2O3合金化层的XRD结果；
图9是添加不同含量Nd2O3合金化层的组织形貌：(a)1.0ωt.％，(b)1.5ωt.％，(c)2.0ωt.％；
图10是添加不同含量Nd2O3合金化层的摩擦系数曲线；
图11是添加不同含量Nd2O3合金化层的磨损失重；
图12是添加不同含量Nd2O3合金化层的磨痕形貌，(a)0ωt.％，(b)1.0ωt.％，(c)1.5ωt.％，(d)2.0ωt.％。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本实施例中使用的材料为6061铝合金。其化学组成为Mg 9.8～1.2ωt.％、Zn0.25ωt.％、Cu 0.15～0.4ωt.％、Mn 0.15ωt.％、Cr 0.35ωt.％、Ti 0.15ωt.％、Si 0.8ωt.％、Fe 0.7ωt.％、余量为Al。涂层材料为JG3铁基自熔合金粉末(≥99.5ωt.％，325目)，B4C(≥99.5ωt.％，50～100μm)以及Nd2O3(≥99.5ωt.％，325目)，其中B4C为10ωt.％，余量为铁基合金。
铁基合金的化学组成为Cr 16.5ωt.％、B 0.9ωt.％、Si 0.8ωt.％、C 0.12ωt.％，余为Fe和不可避免的杂质。用DK77-40型电火花数控线切割机床将6061铝合金板切成20mm×10mm×10mm和20mm×20mm×10mm的试样块，后者用于磨损试验。将试样表面的氧化膜用砂纸打磨干净，在酒精溶液中清洗干净并晾干待用。利用电子天平称量一定质量配比的混合，利用旋涡混合器混合均匀。使用水玻璃(Na2O·nSiO2:H2O＝1:3，vol.％)作为粘结剂，将混合均匀的粉末预涂在试样表面，控制厚度约为0.6mm。
采用YLS-4000型光纤激光器对试样进行扫描。预试验中设计不同的激光工艺参数，得到的涂层表面质量如表1所示，当激光功率为2kW，扫描速度为12mm/s时，得到的涂层表面平整光滑，内部无缺陷，涂层质量最好。因此，后续试验中选择激光工艺参数为P＝2kW，V＝12mm/s，激光光斑直径为3mm。为了防止熔池的氧化，在扫描过程中采用氩气作为保护气，气体流量为10L/min。
表1涂层表面质量
Figure BDA0002938370330000061
Figure BDA0002938370330000071
采用Rigaku公司的UltimaIV型X射线衍射仪对合金化层进行物相分析。扫描电压为40kV，电流为40mA，扫描速度为10°/min。采用S-3400N型扫描电镜、JSM-7800F型场发射高温扫描电镜(SEM)观察合金化层的组织形貌，扫描电镜配有能谱分析附件(EDS),可用于组织的成分分析。采用JEM-2100型透射电子显微镜对物相进行进一步鉴定。采用HDV-1000型显微硬度计测试合金化层的显微硬度，载荷200g，加载时间10s。沿着涂层最大熔深方向由涂层表面至基材每隔0.1mm测定显微硬度值，以分析硬度分布特征，每个位置测量三次，取其平均值。利用HT-1000型磨损试验机来进行合金化层的磨损试验，磨球采用GCr15钢球，磨球直径为4mm，转速280r/min，载荷750g，摩擦半径3mm，磨损时间20min。测量磨损前后试样的重量，得到磨损失重。
实施例2
相比于实施例1，碳化硼为5ωt.％。其它操作条件与实施例1相同。
实施例3
相比于实施例1，碳化硼为15ωt.％。其它操作条件与实施例1相同。
实施例4
相比于实施例1，碳化硼为20ωt.％。其它操作条件与实施例1相同。
实施例1至实施例4中添加碳化硼的质量分数分别为10％、5％、15％和20％。得到的激光合金化层的XRD结果如图1所示。合金化层主要由Fe4Al13,FeAl,Fe3Al,Cr2B,CrB,Cr2B3,Cr23C6,Cr7C3,Al4C3,α-Al,AlB2等物相组成。XRD结果中并未发现B4C的峰，这说明在激光的作用下涂层中的B4C未能保留下来，而是全部分解了。通过比较可以看出，添加不同含量的B4C后，构成合金化层的物相种类并无明显的变化，但其相对含量则有所不同。随着B4C含量由5ωt.％增至20ωt.％，合金化层中Cr-B,Cr-C,Al-B等陶瓷相的衍射峰更加明显，说明B4C分解后主要与金属元素Cr,Al发生反应。
图2是合金化层的典型组织形貌。当涂层中添加5ωt.％B4C时，合金化层的组织较为粗大，少量的花瓣状第二相弥散分布在基底上。当B4C的添加量增加到10ωt.％和15ωt.％时，合金化层表现出相似的形貌特征，即在长条状基底上均匀分布着大量细小的第二相颗粒。与添加5ωt.％B4C相比，基底组织和第二相颗粒的尺寸均发生了明显的细化。此外，合金化层中还观察到了很多细长的须状组织，如箭头所示。当B4C的添加量增加到20ωt.％时，合金化层的组织又变得略粗大，涂层中有较多区域出现了严重的裂纹。分别对长条状基底、花瓣状第二相和须状组织进行EDS分析，结果表明花瓣状第二相为Cr-B或Cr-C化合物，长条状基底为Fe4Al13金属间化合物，须状组织为AlB2相。这些强化相的的存在将有利于涂层耐磨性能的提高。
图3是合金化层的硬度分布，随着B4C含量的增加，涂层的平均硬度显著提高，分别为320HV0.2,390HV0.2,435HV0.2和531HV0.2，相对铝合金基体提高了5～7倍。当B4C的添加量为20ωt.％时，涂层中裂纹等缺陷增多，导致涂层的硬度分布不均。
图4是合金化层的摩擦系数曲线和磨损失重，经过一段时间的跑合之后，添加5ωt.％,10ωt.％和15ωt.％B4C的合金化层的摩擦系数都逐渐趋于稳定，其稳定阶段的摩擦系数大小分别为0.4,0.36和0.38，低于6061基体的摩擦系数(0.46)。这说明添加5～15ωt.％B4C后，合金化层中的强化相有助于耐磨性能的提高。当B4C的添加量增加到20ωt.％时，摩擦系数曲线呈逐渐上升的趋势，在20min的摩擦磨损测试中没有达到稳定值，说明涂层在磨损过程中稳定性较差。磨损试验后各样品的磨损失重分别为2.0×10-3g,1.8×10- 3g,1.9×10-3g,2.4×10-3g，远小于基体的磨损失重(7.7×10-3g)，表明合金化层的耐磨性能相比基体有了较大程度的提高。且B4C的添加量为10ωt.％的合金化层耐磨性能最好，提高到了基体的4.3倍。
实施例5
本实施例中涂层材料为JG3铁基自熔合金粉末(≥99.5ωt.％，325目)，六方氮化硼(h-BN)(≥99.5ωt.％，50～100μm)，其中h-BN为3ωt.％，余量为铁基合金。其它操作条件与实施例1相同。
实施例6
相比于实施例5，h-BN为5ωt.％。其它操作条件与实施例5相同。
实施例7
相比于实施例5，h-BN为10ωt.％。其它操作条件与实施例5相同。
实施例5至实施例7中添加h-BN的质量分数分别为3％、5％和10％。合金化层的XRD结果如图5所示，合金化层的主要物相为Fe18.93Cr1.07、Fe4Al13、α-Al、Cr2B、FeN0.0589、AlN。其中并没有发现BN的峰，说明其完全分解并参与到了熔池的化学反应中，B元素主要与Cr反应生成陶瓷相，N元素一部分固溶在金属基底中，一部分形成了AlN化合物。图6为添加h-BN的质量分数为5％的合金化层的组织形貌及相应的元素面扫描分析，图6的标尺是10微米。可以看出，针状组织主要由Al，Fe元素构成，是Fe4Al13金属间化合物；颗粒状第二相主要含有Cr元素和B元素，可能是Cr2B；N元素弥散分布在整个涂层中，起到固溶强化的效果。
图7为不同h-BN含量的合金化层的摩擦系数曲线和磨损失重。合金化层的摩擦系数并无显著的差异，其平均值分别为0.34、0.33和0.35，都明显低于相同磨损条件下铝合金基体的摩擦系数(0.46)。合金化层的磨损失重为别为2.3×10-3mg、1.8×10-3mg和2.5×10- 3mg，显著低于基体的磨损失重(7.7×10-3mg)，说明激光合金化层具有比基体优异的耐磨性能，且通过对比不同h-BN添加量的涂层的磨损失重可以看出，h-BN添加量为5ωt.％时涂层的耐磨性能最好，提高到了基体的4.3倍。
实施例8
本实施例中涂层材料为JG3铁基自熔合金粉末(≥99.5ωt.％，325目)，B4C(≥99.5ωt.％，50～100μm)以及Nd2O3(≥99.5ωt.％，325目)，其中B4C为10ωt.％，Nd2O3为1.0ωt.％，余量为铁基合金。激光合金化功率为2.25kW，其它操作条件与实施例1相同。
实施例9
相比于实施例8，Nd2O3的质量分数为1.5％。其它操作条件与实施例8相同。
实施例10
相比于实施例8，Nd2O3的质量分数为2.0％。其它操作条件与实施例8相同。
添加不同含量的Nd2O3得到的合金化层的XRD结果如图8所示。由于稀土氧化物的添加量较少，XRD中并未检测到稀土元素的存在。三个试样的合金化层都主要由α-Fe，α-Al，Fe4Al13，Cr2B，CrB，Cr7BC4，Al4C3组成。在激光合金化过程中，预置涂层中的B4C粉末完全分解并与熔池中的Fe，Al，Cr等元素发生反应，生成了一系列的陶瓷强化相。这些强化相分布在由α-Fe，α-Al固溶体及Fe4Al13金属间化合物等构成的金属基底上，有利于涂层组织性能的提升。
图9分别是添加不同含量稀土氧化物得到的合金化层的微观组织形貌。可以观察到棒状、颗粒状第二相分布在须状的基底上。分别对其进行EDS分析，棒状组织主要含有Al和C，可能是Al4C3；不规则的颗粒状组织含有Cr，B，C，可能为Cr-B化合物或Cr-B-C化合物；须状组织主要由Fe和Al构成，可能为Fe4Al13，且其中固溶了少量的C，Cr等元素，起到了固溶强化的效果。对比三个试样可以发现，当Nd2O3的添加量由1.0ωt.％增加到1.5ωt.％时，合金化层的组织明显变得更加细小而致密，而当其添加量增加到2.0ωt.％时，合金化层的组织又开始变得粗大。稀土氧化物的改性作用可以分为两个方面，一方面，稀土氧化物本身没有熔化，可作为异质形核的核心提高熔池中的形核率，另一方面稀土氧化物分解产生稀土原子，稀土原子半径较大，容易在晶界等处偏聚从而阻碍晶粒的进一步长大，从而细化晶粒。当然，稀土氧化物的含量并不是越多越好，添加量过多时，熔池中异质形核的核心数量增加，而熔池中并没有足够的能量起伏，因此晶核会进一步长大，而弱化了其晶粒细化的作用。此外有研究表明，当稀土氧化物添加量过多时，其容易聚集在一起从而导致涂层中组织的不均匀，因此反而使涂层性能下降。
图9的(a)图中最下方字体为1μm，×4,000，15.0kV，SEM，WD10.1μm。
图9的(b)图中最下方字体为1μm，×4,000，15.0kV，SEM，WD10.1μm。
图9的(c)图中最下方字体为1μm，×4,000，15.0kV，SEM，WD10.0μm。
图10为铝合金基材以及添加不同含量Nd2O3合金化层的摩擦系数曲线，在经历一段时间的跑合后摩擦系数逐渐趋于稳定，未添加Nd2O3以及添加1.0ωt.％,1.5ωt.％,2.0ωt.％Nd2O3合金化层的摩擦系数分别为0.42,0.35,0.30和0.35，远低于相同条件下基材的摩擦系数，且添加1.5ωt.％的Nd2O3的合金化层摩擦系数最低。此外，不添加稀土氧化物时，涂层的摩擦系数曲线波动较大，而添加稀土氧化物后曲线更加平滑，这说明稀土氧化物的添加能够使合金化层组织更加均匀。
图11为铝合金基材以及添加不同含量Nd2O3合金化层的磨损失重，其大小分别为7.7×10-3g，1.8×10-3g，1.6×10-3g，1.4×10-3g，2.1×10-3g。激光表面改性后的涂层耐磨性得到了显著的提高，实施例1不添加稀土氧化物时，涂层的耐磨性相比基材提高了4.3倍，添加1.0ωt.％和1.5ωt.％的Nd2O3，组织的细化使涂层的耐磨性进一步提高，分别达到了基材的4.8和5.5倍。当Nd2O3的添加量进一步提高到2.0ωt.％时，组织的粗化和不均匀导致涂层耐磨性降低，甚至低于未添加稀土氧化物的涂层，说明过多的稀土氧化物添加量对涂层的性能是有害的。
图12是未添加稀土氧化物及添加1.0ωt.％，1.5ωt.％和2.0ωt.％Nd2O3后涂层的磨损形貌。实施例1未添加稀土氧化物时，涂层有较深的犁沟和大面积的材料剥落，说明在磨损过程中磨球压入较深的深度，材料受到塑性变形和剪切的作用，最终导致剥落。添加1.0ωt.％和1.5ωt.％Nd2O3的合金化层磨痕表面较为光滑平整，仅能观察到轻微的剥落和较浅的犁沟，尤其是当添加1.5ωt.％Nd2O3时，涂层表面磨损程度最低。当Nd2O3的添加量进一步提高到2.0ωt.％时，涂层表面出现了大量的脆性剥落，导致耐磨性能降低。综上所述，添加1.5ωt.％Nd2O3时，涂层的耐磨性能最好。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金表面激光合金化材料，其特征在于：包括铁基合金粉末，陶瓷粉末，所述陶瓷材料为碳化硼或氮化硼。
2.如权利要求1所述的铝合金表面激光合金化材料，其特征在于：陶瓷材料为碳化硼，其质量分数为5％～25％，余量为铁基合金；
进一步的，碳化硼的质量分数为5％～18％，余量为铁基合金；
更进一步的，碳化硼的质量分数为8％～12％，余量为铁基合金；
或，陶瓷材料为氮化硼，其质量分数为3％～15％，余量为铁基合金；
进一步的，氮化硼的质量分数为3％～8％，余量为铁基合金。
3.如权利要求1所述的铝合金表面激光合金化材料，其特征在于：还包括稀土氧化物，激光合金化材料各原料的含量为：碳化硼的质量分数为5％～25％，稀土氧化物的质量分数为0.5％～2.5％，余量为铁基合金。
4.如权利要求3所述的铝合金表面激光合金化材料，其特征在于：碳化硼的质量分数为8％～12％，稀土氧化物的质量分数为1.0％～2.0％，余量为铁基合金；
进一步的，碳化硼的质量分数为10％，稀土氧化物的质量分数为1.5％，余量为铁基合金。
5.如权利要求1所述的铝合金表面激光合金化材料，其特征在于：铁基合金的化学组成为Cr 16.5ωt.％、B 0.9ωt.％、Si 0.8ωt.％、C 0.12ωt.％，余为Fe和不可避免的杂质。
6.如权利要求3所述的铝合金表面激光合金化材料，其特征在于：稀土氧化物为Nd2O3、Y2O3、La2O3、Ce2O3或Sm2O3；进一步的，稀土氧化物为Nd2O3。
7.利用权利要求1-6任一所述的铝合金表面激光合金化材料制备耐磨涂层的方法，其特征在于：所述方法为：将激光合金化材料通过粘结剂预置在基体表面，然后对基体表面进行激光合金化处理，得到激光合金化耐磨涂层；
优选的，基体为2系、4系、5系、6系、7系铝合金；进一步的，基体材料为6061铝合金。
8.如权利要求7所述的制备耐磨涂层的方法，其特征在于：激光合金化的功率为1.5～3kW，扫描速度9～15mm/s，激光光斑直径为3～4mm，搭接率30～50％；进一步的，激光功率2～2.5kW，扫描速度9～12mm/s，光斑直径3mm，搭接率30％；
优选的，激光合金化过程中要采用氩气作为保护气，气体流量为8～12L/min，进一步的，气体流量为10L/min；
优选的，粘结剂为水玻璃溶液；可选的，水玻璃溶液中水玻璃和水的体积比为1:2～4。
9.如权利要求7所述的方法制备得到的激光合金化耐磨涂层，其特征在于：合金化层中主要物相包括Fe4Al13,FeAl,Fe3Al,Cr2B,CrB,Cr2B3,Cr23C6,Cr7C3,Al4C3,α-Al,AlB2；
或，主要物相包括Fe18.93Cr1.07、Fe4Al13、α-Al、Cr2B、FeN0.0589、AlN；
或，主要物相包括α-Fe，α-Al，Fe4Al13，Cr2B，CrB，Cr7BC4，Al4C3。
10.权利要求1-6任一所述的激光合金化材料、权利要求9所述的激光合金化耐磨涂层在航空航天、机械制造、电子或交通运输领域中的应用。
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