CN114406283B - 一种外加复合颗粒增强材料及其制备方法 - Google Patents
一种外加复合颗粒增强材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114406283B CN114406283B CN202210099140.3A CN202210099140A CN114406283B CN 114406283 B CN114406283 B CN 114406283B CN 202210099140 A CN202210099140 A CN 202210099140A CN 114406283 B CN114406283 B CN 114406283B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- tungsten
- reinforced material
- composite particle
- particle reinforced
- 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.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 67
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 21
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 20
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 25
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 18
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/30—Process control
- B22F10/36—Process control of energy beam parameters
- B22F10/366—Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/30—Process control
- B22F10/36—Process control of energy beam parameters
- B22F10/368—Temperature or temperature gradient, e.g. temperature of the melt pool
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/10—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on titanium carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/36—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.7% by weight of carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明提供了一种外加复合颗粒增强材料及其制备方法，属于金属陶瓷复合材料领域。该制备方法包括如下步骤：将铁合金粉末、碳化钛陶瓷粉末和碳化钨陶瓷粉末混合获得原始粉末；利用原始粉末进行激光增材制造，以获得外加复合颗粒增强材料。本发明提供的制备方法中铁合金熔体固溶大量的钨元素，随着熔池温度减低，钨与基体中的碳元素以及少量的铁和其它过渡族元素结合，以富钨碳化物颗粒的形式析出，并且因熔池凝固速度快，基体内析出的富钨陶瓷颗粒没有足够时间长大粗化，这些高密度纳米陶瓷颗粒能够有效地将大块金属基体分割成纳米尺度的小区域，不仅提高了基体的硬度，而且有利于金属和陶瓷的协同磨损，从而有效提高了复合材料的耐磨性。
Description
技术领域
本发明属于金属陶瓷复合材料领域，更具体地，涉及一种外加复合颗粒增强材料及其制备方法。
背景技术
硬质陶瓷颗粒增强的金属陶瓷复合材料具有较高的硬度和优异的耐磨性，应用前景较为广泛。然而，由于金属和陶瓷的巨大硬度差异，相对于复合材料中的陶瓷，金属相的磨损十分严重。在这种情况下，陶瓷颗粒在被磨损掉的金属区域失去支撑，容易形成剥落，从而削弱了复合材料的耐磨性。同时剥落的硬质陶瓷颗粒混入磨损介质中，加剧了复合材料的磨损。因此，增强耐磨复合材料的金属相硬度和耐磨性对提高复合材料整体耐磨性能有着至关重要的意义。
目前，形成纳米颗粒是增强耐磨复合材料中金属相的理想方法。一方面金属基体中的耐磨陶瓷颗粒可以提高金属相的硬度，另一方面金属相经高密度纳米陶瓷颗粒分割，大块金属区域被分割成一系列纳米尺度的区域，有利于金属和陶瓷的协同磨损。例如，通过纳米颗粒Co2W4C增强的Co基WC复合材料的耐磨性能能够提高3倍左右。
但是现有的纳米颗粒增强耐磨复合材料金属相多为钴基金属，被纳米颗粒成功增强的铁基金属复合材料鲜有报道。此外，现有的纳米陶瓷颗粒增强耐磨复合材料的成型需要经历复杂的热处理工艺，该热处理工艺的耗时往往长达数个小时，普遍存在工艺周期长、能耗大、成本高等问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种外加复合颗粒增强材料的制备方法，旨在解决利用纳米陶瓷颗粒增强耐磨复合材料的成形工艺较为复杂的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一方面，提供了一种外加复合颗粒增强材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1将铁合金粉末、碳化钛陶瓷粉末和碳化钨陶瓷粉末混合获得原始粉末；
S2利用所述原始粉末进行激光增材制造，以获得所述外加复合颗粒增强材料，其中，激光增材制造中激光功率密度为180W/mm2～260W/mm2，光斑扫描速度为0.1m/min～0.5m/min。
作为进一步优选的，步骤S1中，所述原始粉末中铁合金粉末的体积分数为20％～70％。
作为进一步优选的，步骤S1中，所述原始粉末中碳化钨陶瓷粉末与碳化钛陶瓷粉末的体积比为1:9～2:3。
作为进一步优选的，步骤S1中，所述铁合金粉末的粒径为45μm～105μm，所述碳化钛陶瓷粉末的粒径为50μm～100μm，所述碳化钨陶瓷粉末的粒径为10μm～100μm。
作为进一步优选的，步骤S1中，将所述原始粉末在150℃～180℃下干燥1h～3h。
作为进一步优选的，步骤S2中，进行激光增材制造的过程中保证搭接率为20％～35％。
按照本发明的另一方面，提供了利用上述方法制备的外加复合颗粒增强材料。
作为进一步优选的，所述外加复合颗粒增强材料中，原位析出的纳米陶瓷颗粒为富钨碳化物，所述纳米陶瓷颗粒的粒径为20nm～200nm。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明提出利用碳化钨陶瓷粉末加强铁基金属陶瓷复合材料，并在激光增材制造技术的快速凝固条件下原位析出高密度纳米陶瓷颗粒，能够极大节约加工时间和加工成本，制备过程中通过对增材制造参数进行优化，使得激光熔化原始粉末后熔池开始凝固，铁合金熔体固溶大量的钨元素，随着熔池温度减低，钨元素的溶解度降低，钨与基体中的碳元素以及少量的铁和其它过渡族元素结合，以富钨碳化物颗粒的形式析出，并且因熔池凝固速度快，基体内析出的富钨陶瓷颗粒没有足够时间长大粗化，这些高密度纳米陶瓷颗粒能够有效地将大块金属基体分割成纳米尺度的小区域，不仅提高了基体的硬度，而且有利于金属和陶瓷的协同磨损，从而有效提高了复合材料的耐磨性，为金属陶瓷复合材料的快速成型制造提供了一种重要的途径；
2.尤其是，本发明通过对混合粉末中铁合金粉末的体积分数以及碳化钨陶瓷粉末与碳化钨陶瓷粉末的体积比进行优化，能够在满足纳米析出相颗粒成分需求的同时，极大地避免过量脆性相的产生，从而增加材料的开裂风险；
3.同时，本发明还对激光增材制造过程中的搭接率进行优化，能够在保证纳米相析出的热力学条件的同时，有效地抑制析出相的粗化。
附图说明
图1是本发明优选实施例提供的外加复合颗粒增强材料的制备工艺流程图；
图2是本发明实施例1制备的外加复合颗粒增强材料的微观组织图；
图3是本发明实施例1制备的外加复合颗粒增强材料的原位析出纳米颗粒形貌图以及主要元素分布图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供了一种外加复合颗粒增强材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
S1将铁合金粉末、碳化钛陶瓷粉末和碳化钨陶瓷粉末混合获得原始粉末，并采用烘干箱将原始粉末在150℃～180℃下干燥1h～3h，其中铁合金粉末采用Fe-C-Si-V-Mo系铁合金；
S2采用同轴送粉方式利用原始粉末进行激光增材制造，以获得外加复合颗粒增强材料，从而在激光增材制造技术的快速凝固条件下，使得铁基金属相内高密度纳米颗粒原位析出，提高外加复合颗粒增强材料的耐磨性。
本发明通过激光熔化原始金属粉末和部分陶瓷粉末，熔池在凝固过程中，铁合金熔体固溶大量钨元素，随着熔池温度的降低，钨元素的溶解度降低，钨与基体中的碳元素以及少量的铁和其他过渡族元素结合，以富钨碳化物颗粒的形式析出。由于熔池凝固速度快，基体内析出的富钨陶瓷颗粒没有足够的时间长大粗化，使得富钨陶瓷颗粒的尺寸保持在20nm～200nm的范围内，而这些高密度纳米颗粒即富钨陶瓷颗粒可以有效地将大块金属基体分割成纳米尺度的小区域，不仅提高了基体的硬度，而且有利于金属和陶瓷的协同磨损，从而提高外加复合颗粒增强材料的耐磨性能。
进一步，步骤S1中，原始粉末中铁合金粉末的体积分数为20％～70％，并且原始粉末中碳化钨陶瓷粉末与碳化钛陶瓷粉末的体积比为1:9～2:3，从而能够促进过渡族元素在铁基体中的充分固溶。同时，铁合金粉末的粒径为45μm～105μm，碳化钛陶瓷粉末的粒径为50μm～100μm，碳化钨陶瓷粉末的粒径为10μm～100μm。其中粗颗粒碳化钛粉末在熔池内有限溶解并析出，形成梯度增强，而细颗粒碳化钨粉末则有利于碳化钨完全分解，从而避免碳化钨颗粒的反应层开裂。
进一步，步骤S2中，激光增材制造中激光功率密度为180W/mm2～260W/mm2，光斑扫描速度为0.1m/min～0.5m/min。制备过程中按照上述单道工艺进行连续的多道多层增材，保证搭接率为20％～35％。通过对激光增材制造中的各个参数进行优化，一方面能够降低外加复合颗粒增强材料的开裂倾向，另一方面还能够有效促进纳米颗粒的析出。其中，通过光斑扫描速度和激光功率密度的相互作用，能够增大熔池的停留时间，提高合金元素在基体中的固溶量，为后面的大量析出提供物料保障，同时还能够保证较大温度梯度的形成，对促进纳米相的析出和抑制其长大粗化有着重要的作用。此外，通过对搭接率进行优化，能够避免过大的搭接率增大重熔区，使得纳米析出组织严重粗化。
按照本发明的另一方面，提供了利用上述方法制备的外加复合颗粒增强材料，其中原位析出的纳米陶瓷颗粒为富钨碳化物，并且该纳米陶瓷颗粒的粒径为20nm～200nm，这些纳米陶瓷颗粒将大块金属基体分割成纳米尺度的小区域，不仅提高了基体的硬度，而且有利于金属和陶瓷的协同磨损，从而提高外加复合颗粒增强材料的耐磨性能。
下面根据具体实施例对本发明提供的技术方案作进一步说明。
实施例1
S1将粒径为45μm～105μm的铁合金粉末(Fe0.42C5.36Cr1.36Mo0.91Si0.93V)、粒径为50μm～100μm的碳化钛陶瓷粉末和粒径为10μm～50μm的碳化钨陶瓷粉末按照体积比4:4.5:1.5的比例混合获得原始粉末，并采用烘干箱将原始粉末在170℃下干燥2h；
S2采用同轴送粉方式利用原始粉末进行激光增材制造，以获得外加复合颗粒增强材料，其中基板为低碳钢，表面用砂纸打磨平整并用丙酮清洁后烘干，激光功率密度为200W/mm2，光斑扫描速度为0.2m/min，搭接率为30％。
对实施例1制备的外加复合颗粒增强材料进行微观组织表征(SEM)，结果如图2所示，在金属基体上弥散分布着高密度的颗粒物，电镜背散模式下颜色明显比基体颜色亮，表明该颗粒物含有序数高的元素。图3是外加复合颗粒增强材料的原位析出纳米颗粒形貌图以及主要元素分布图，高倍照片显示该颗粒物的尺寸在20nm～200nm之间，并且能谱面扫结果表明该颗粒物含有大量的钨元素。
实施例2
S1将粒径为45μm～105μm的铁合金粉末(Fe0.30C5.36Cr1.5Mo1.0Si1.0V)、粒径为50μm～100μm的碳化钛陶瓷粉末和粒径为50μm～100μm的碳化钨陶瓷粉末按照体积比7:1.8:1.2的比例混合获得原始粉末，并采用烘干箱将原始粉末在150℃下干燥3h；
S2采用同轴送粉方式利用原始粉末进行激光增材制造，以获得外加复合颗粒增强材料，其中基板为低碳钢，表面用砂纸打磨平整并用丙酮清洁后烘干，激光功率密度为180W/mm2，光斑扫描速度为0.5m/min，搭接率为20％。
实施例3
S1将粒径为45μm～105μm的铁合金粉末(Fe0.42C5.36Cr1.36Mo0.91Si0.93V)、粒径为50μm～100μm的碳化钛陶瓷粉末和粒径为20μm～30μm的碳化钨陶瓷粉末按照体积比2：7.2：0.8的比例混合获得原始粉末，并采用烘干箱将原始粉末在180℃下干燥1h；
S2采用同轴送粉方式利用原始粉末进行激光增材制造，以获得外加复合颗粒增强材料，其中基板为低碳钢，表面用砂纸打磨平整并用丙酮清洁后烘干，激光功率密度为260W/mm2，光斑扫描速度为0.1m/min，搭接率为35％。
实施例4
S1将粒径为45μm～105μm的铁合金粉末(Fe0.40C4.2Cr1.3Mo1.0Si1.0V)、粒径为20μm～30μm的碳化钛陶瓷粉末和粒径为50μm～100μm的碳化钨陶瓷粉末按照体积比5：4：1的比例混合获得原始粉末，并采用烘干箱将原始粉末在160℃下干燥2h；
S2采用同轴送粉方式利用原始粉末进行激光增材制造，以获得外加复合颗粒增强材料，其中基板为低碳钢，表面用砂纸打磨平整并用丙酮清洁后烘干，激光功率密度为220W/mm2，光斑扫描速度为0.3m/min，搭接率为30％。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种外加复合颗粒增强材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1将铁合金粉末、碳化钛陶瓷粉末和碳化钨陶瓷粉末混合获得原始粉末，所述铁合金粉末的粒径为45μm～105μm，所述碳化钛陶瓷粉末的粒径为50μm～100μm，所述碳化钨陶瓷粉末的粒径为10μm～100μm，同时所述原始粉末中铁合金粉末的体积分数为20%～70%，碳化钨陶瓷粉末与碳化钛陶瓷粉末的体积比为1:9～2:3；
S2利用所述原始粉末进行激光增材制造，以原位析出纳米陶瓷颗粒，进而获得所述外加复合颗粒增强材料，其中，激光增材制造中激光功率密度为180 W/mm2～260 W/mm2，光斑扫描速度为0.1 m/min～0.5 m/min。
2.如权利要求1所述的外加复合颗粒增强材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将所述原始粉末在150℃～180℃下干燥1h～3h。
3.如权利要求1或2所述的外加复合颗粒增强材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，进行激光增材制造的过程中保证搭接率为20%～35%。
4.利用如权利要求1～3任一项所述方法制备的外加复合颗粒增强材料。
5.如权利要求4所述的外加复合颗粒增强材料，其特征在于，该外加复合颗粒增强材料原位析出的纳米陶瓷颗粒为富钨碳化物，所述纳米陶瓷颗粒的粒径为20nm～200nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210099140.3A CN114406283B (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种外加复合颗粒增强材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210099140.3A CN114406283B (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种外加复合颗粒增强材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114406283A CN114406283A (zh) | 2022-04-29 |
| CN114406283B true CN114406283B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=81280173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210099140.3A Active CN114406283B (zh) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | 一种外加复合颗粒增强材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114406283B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115710665B (zh) * | 2022-11-21 | 2023-10-31 | 恒普(宁波)激光科技有限公司 | 一种陶瓷增强复合材料及其应用以及增材制造方法和产品 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103495737A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-01-08 | 江苏盛伟模具材料有限公司 | 微纳米颗粒增强激光熔覆合金粉末及其制备方法 |
| CN105002492A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-10-28 | 西安交通大学 | 一种利用异步送粉法进行激光熔覆制备陶瓷颗粒增强金属基复合涂层的方法 |
| CN105583401A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-05-18 | 华中科技大学 | 一种制备用于3d打印的复合粉末的方法、产品以及应用 |
| CN107937907A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-20 | 上海航天精密机械研究所 | 陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆制备方法 |
| CN110331398A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-15 | 中南大学 | 一种高熵合金复合大颗粒碳化钨的复合涂层及其制备方法和应用 |
| CN110438487A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-11-12 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层及其制备方法 |
| CN111957967A (zh) * | 2020-08-30 | 2020-11-20 | 中南大学 | 一种3d打印制备多尺度陶瓷相增强金属复合材料的方法 |
| CN111961904A (zh) * | 2020-08-30 | 2020-11-20 | 中南大学 | 一种纳米陶瓷相增强金属基复合材料的制备方法 |
| CN112708805A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-27 | 华中科技大学 | 铝合金混合粉末及提高铝合金制品致密度的方法与产品 |
| CN113122840A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-16 | 中国海洋大学 | 一种强韧耐磨强化层及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200368816A1 (en) * | 2017-11-30 | 2020-11-26 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Powder mixture for use in the manufacture of a three-dimensional object by means of an additive manufacturing method |
-
2022
- 2022-01-27 CN CN202210099140.3A patent/CN114406283B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103495737A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-01-08 | 江苏盛伟模具材料有限公司 | 微纳米颗粒增强激光熔覆合金粉末及其制备方法 |
| CN105002492A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-10-28 | 西安交通大学 | 一种利用异步送粉法进行激光熔覆制备陶瓷颗粒增强金属基复合涂层的方法 |
| CN105583401A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-05-18 | 华中科技大学 | 一种制备用于3d打印的复合粉末的方法、产品以及应用 |
| CN107937907A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-20 | 上海航天精密机械研究所 | 陶瓷增强金属基复合涂层的激光熔覆制备方法 |
| CN110438487A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-11-12 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层及其制备方法 |
| CN110331398A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-10-15 | 中南大学 | 一种高熵合金复合大颗粒碳化钨的复合涂层及其制备方法和应用 |
| CN111957967A (zh) * | 2020-08-30 | 2020-11-20 | 中南大学 | 一种3d打印制备多尺度陶瓷相增强金属复合材料的方法 |
| CN111961904A (zh) * | 2020-08-30 | 2020-11-20 | 中南大学 | 一种纳米陶瓷相增强金属基复合材料的制备方法 |
| CN112708805A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-27 | 华中科技大学 | 铝合金混合粉末及提高铝合金制品致密度的方法与产品 |
| CN113122840A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-16 | 中国海洋大学 | 一种强韧耐磨强化层及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114406283A (zh) | 2022-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | In situ TiC/Inconel 625 nanocomposites fabricated by selective laser melting: Densification behavior, microstructure evolution, and wear properties | |
| Yang et al. | Fabrication of nickel composite coatings reinforced with TiC particles by laser cladding | |
| CN101126135B (zh) | 纳米金属陶瓷基金属陶瓷的制备方法 | |
| CN114406283B (zh) | 一种外加复合颗粒增强材料及其制备方法 | |
| CN108441859A (zh) | 使用Nb元素增强Ni基耐磨激光熔覆涂层及其制备方法 | |
| Chen et al. | Effects of WC particles on microstructure and wear behavior of laser cladding Ni60 composite coatings | |
| CN108866538B (zh) | 激光熔覆原位合成复合碳化物(Ti,Nb)C强化Ni基涂层及制备 | |
| CN112746213B (zh) | 一种高熵合金纳米复合材料及其制备方法 | |
| Li et al. | Design, preparation, microstructure and properties of novel wear-resistant stainless steel-base composites using laser melting deposition | |
| Zhang et al. | Microstructure and tribology properties of in-situ MC (M: Ti, Nb) coatings prepared via PTA technology | |
| Lu et al. | Grinding mechanism and mechanical properties of the in-situ synthesized Al2O3/TiAl composites | |
| Kumar et al. | High hardness-high toughness WC-20Co nanocomposites: Effect of VC variation and sintering temperature | |
| Xue et al. | Microstructure evolution and enhanced mechanical properties of additively manufactured CrCoNi medium-entropy alloy composites | |
| Dai et al. | Mechanical properties and microstructural characteristics of WC-bronze-based impregnated diamond composite reinforced by nano-NbC | |
| Xi et al. | Influence of micron and nano SiCp on microstructure evolution and mechanical properties of laser metal deposition AlSi10Mg alloy | |
| WO2022213590A1 (zh) | FeCrAl合金粉末及其制备方法、坯锭和电热元件 | |
| Wei et al. | Effect of in-situ grown TiC on microstructure and tribological performance of laser cladded NiCrAl-40% WC coating by addition of Ti | |
| Duan et al. | Microstructure and mechanical properties of functional gradient materials of high entropy alloys prepared by direct energy deposition | |
| CN110777276B (zh) | 一种基于激光3d打印的氧化铝增强合金性能的方法 | |
| CN112609180A (zh) | 一种原位自生纳米TiC颗粒增强梯度复合涂层及其制备方法 | |
| CN114807724B (zh) | 一种利用激光3d打印技术制备的耐磨复合材料及方法 | |
| JP5207922B2 (ja) | 表面硬装用バインダレス粉末 | |
| CN111315507A (zh) | 粉末材料、增材制造用粉末材料和粉末材料的制造方法 | |
| CN114406287B (zh) | 高密度纳米析出相原位增强材料 | |
| CN114682774A (zh) | 一种球形Ti/TC4-TiC复合粉末及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |