CN117418143B - 陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属陶瓷材料技术领域，具体公开了一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层及其制备方法与应用。该陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，包括依次激光熔覆于铜基板表面的第一梯度层和第二梯度层；其中：第一梯度层的原料组分，按重量百分比计包括：Ni60 78‑84%、稀土金属氧化物1‑2%、第一增强剂5‑10%、Cu8‑12%；第二梯度层的原料组分，按重量百分比计包括：Ni60 83‑89%、第二增强剂10‑15%、Al2O3 1‑2%；第一增强剂为Ti和/或Si，第二增强剂为TiC和/或SiC。本发明具有良好的冶金结合，抑制了涂层中粗大的脆性硬质相的形成，细化晶粒，改善涂层硬脆性。
Description
技术领域
本发明属于金属陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层及其制备方法与应用。
背景技术
铜及铜合金因具有优异的导电、导热性能及高塑性, 被广泛应用于电子电气、冶金工业、航空航天等领域。然而，当铜及铜合金作为苛刻工况下的零件材料时, 如冶金生产中的连铸结晶器，直接使用很难满足耐磨的工况要求。采用表面强化技术在铜及其合金表面制备防护涂层对于提高涂层与基体的结合强度，赋予材料表面新的功能具有独到的优越性。
Ni60自熔性合金粉末具有耐磨、耐蚀、抗热等优异的综合性能，是一种广泛应用的表面熔覆材料，采用激光表面熔覆技术将其涂敷在机器零件的易损部位，形成耐磨、耐蚀层，可以大大延长机器设备的使用寿命，提高生产效率，但Ni60激光熔覆层易开裂仍然是制约该技术走向工业化应用的一个重要因素。
有研究表明，Ni60这类物相复杂且分布不均的高脆硬性涂层，仅通过降低热膨胀系数差异尚不足以缓解残余内应力造成的开裂问题，需从降低温度与改善涂层硬脆性两方面来考虑裂纹抑制。
因此，亟需从降低温度与改善涂层硬脆性两方面入手，研发一种Ni60基金属防护涂层，使之有较低的开裂敏感性，从而提高涂层的硬度和耐磨，以更好地适应恶劣的应用工况。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层及其制备方法与应用，所述梯度涂层可有效抑制涂层的开裂敏感性，并提高涂层的硬度和耐磨。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，包括依次激光熔覆于铜基板表面的第一梯度层和第二梯度层；所述第一梯度层的原料组分，按重量百分比计包括：Ni60 76-86%、稀土金属氧化物 1-2%、第一增强剂5-10%、Cu 8-12%；所述第二梯度层的原料组分，按重量百分比计包括：Ni60 83-89%、第二增强剂10-15%、Al2O31-2%；所述第一增强剂为Ti和/或Si，所述第二增强剂为TiC和/或SiC。
具体地，本发明以Ni60合金粉末为主要原料，并在与铜基板直接相连的第一梯度层中添加一定量的稀土金属氧化物、第一增强剂（Ti和/或Si）以及Cu，最外层的第二梯度层中则添加一定量的第二增强剂（TiC和/或SiC）以及Al2O3，形成不同组分和结构的梯度涂层。其中：Ni60合金粉末具有较高的硬度和耐磨性，但同时Ni60合金粉末中大量的Ni元素与Fe、C、B等元素在激光熔覆的过程中将结合形成脆性碳化物相。而第一梯度层中添加的稀土氧化物有利于细化晶粒，减少裂纹；第一增强剂Ti和/或Si的加入与游离的C元素原位合成增强相，从而抑制碳化物脆性相的产生，进行降低涂层的开裂图趋势；Cu元素的加入增强涂层的韧性，进一步降低涂层的开裂敏感性。第二梯度层中添加的碳化物陶瓷增强相不仅可增强Ni60，还可与第一梯度层形成良好的过渡，并可预防性能突变，降低涂层的开裂敏感性，在一定程度上还有利于提高涂层的综合性能；且在激光熔覆过程中，Al2O3独特的立方体结构可以增加异质成核点，抑制涂层中块状的脆性硬质相的形成，而形成的较小的硬质相弥散分布在韧性相中，这些较小的硬质相不容易脱落，可很好的起到均匀载荷和减摩抗磨作用。同时，Ni与Cu都是面心立方结构，二者可以通过置换晶粒内的原子而实现无限固溶，且Ni与Cu 的润湿性好、热物参数相近，Ni60可与铜基板形成具有良好界面结合性能的覆层。
因此，本发明通过对各梯度层的原料进行优选并合理复配，使不同涂层间呈梯度连续过渡变化，消除了组织性能突变，使其具有良好的冶金结合，有效抑制涂层中粗大脆性硬质相的形成，细化晶粒，改善了涂层的硬脆性，进而提高了涂层的整体性能。
作为上述方案的进一步改进，所述稀土金属氧化物选自Y2O3、CeO2、La2O3中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述Ni60的化学组成，按重量百分比计为：C 0.6-1.0%、Cr 14-17%、B 2.5-4.5%、Si 3-4.5%、Fe≤15%，杂质≤0.7%，余量为Ni。Ni60的主要成分为Ni元素，在激光熔融过程中可与其他元素形成固溶体，在减少气孔产生的同时，提高涂层的综合性能。
作为上述方案的进一步改进，所述Ni60的粉末粒度为150-300目。涂层的裂纹率与激光熔覆的激光功率密度成正比，通过控制Ni60的粒径，可有效控制激光功率密度，减小热输入量。
作为上述方案的进一步改进，所述Cu的粉末粒度为150-300目。
作为上述方案的进一步改进，所述稀土金属氧化物的粉末粒度为140-270目。
作为上述方案的进一步改进，所述第一增强剂的粉末粒度为100-270目。
作为上述方案的进一步改进，所述第二增强剂的粉末粒度为100-200目。
作为上述方案的进一步改进，所述Al2O3的粉末粒度为140-270目。
作为上述方案的进一步改进，所述第一梯度层的厚度为0.5-0.7mm，所述第二梯度层的厚度0.6-0.8mm。采用不同厚度的梯度层熔覆于铜基板表面，不仅有利形成梯度结构变化，而且较薄梯度层有利于降低温度，减少涂层开裂倾向。
本发明第二方面提供了本发明第一方面所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将第一梯度层和第二梯度层的制备原料分别在真空氛围中进行研磨，真空干燥后，得第一预混料和第二预混料；
（2）在平顶辅助激光束和超声辅助下，采用激光熔覆的方法在铜基板表面依次熔覆所述第一预混料和第二预混料，形成第一梯度层和第二梯度层，得所述陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层。
作为上述方案的进一步改进，所述平顶辅助激光束的功率为1500-2000W。
具体地，在熔覆过程中，由于铜基板的高反性，导致激光功率很高，而铜基板具有良好的导热性，所以熔覆层顶部与熔覆层底部靠近基板处温度相差很大，极大的增加了涂层的开裂趋势，平顶辅助激光束使激光熔覆过程出现明显的预热缓冷特征，能够有效降低熔覆层温度梯度，有效降低涂层的开裂敏感性。
作为上述方案的进一步改进，所述超声辅助的频率为20-40KHz。
具体地，超声辅助能使熔覆层截面形貌发生变化，同时抑制熔覆层内裂纹的产生。在超声波的空化效应和声流效应共同作用下，熔覆层晶粒尺寸细化，超声波的“空化微流”和声流效应增强了熔池内流体的流动性，同时超声波扰乱了熔池内流体的流动方向，从而促使熔覆层内元素分布更加均匀，且界面效应降低。
作为上述方案的进一步改进，所述激光熔覆的工艺参数为：激光功率为3000-3500W，光斑直径为2-4mm，光斑扫描速度为8-10mm/s，送粉速率为2-5g/min，粉盘转速0.3-0.6 r/min，搭接率为40%，激光头角度为2-4°，载粉气流为4-6L/min的氩气。
作为上述方案的进一步改进，在进行所述激光熔覆前还包括对所述铜基板进行预热的步骤，所述预热的温度为300-500℃。
具体地，在激光熔覆前通过对铜基板进行预热有利于降低沉积层与基板结合处在降温过程中的横向和纵向温度，从而有效减少涂层的开裂敏感性。
本发明第三方面提供了本发明第一方面所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层在防护涂层中的应用。
优选的，所述防护涂层包括高炉风口、连铸结晶器的防护涂层。
本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：
本发明采用激光熔覆的方法在铜基板表面依次熔覆第一梯度层和第二梯度层，以形成陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，并通过对各梯度层的原料组分进行优选并合理复配，使不同涂层间呈梯度连续过渡变化，消除了组织性能突变，使其具有良好的冶金结合，与此同时，抑制了涂层中粗大的脆性硬质相的形成，细化晶粒，改善涂层硬脆性。
同时，在激光熔覆的熔覆过程中使用平顶辅助激光束和超声辅助，降低温度梯度和涂层开裂倾向；并在熔覆过程中施加超声辅助使元素在涂层中分布更加均匀，有效改善熔覆效果，提升涂层的质量。实现显微硬度为350-1100HV0.3，摩擦磨损系数为0.65-0.75，可适用于工业恶劣的工况。
附图说明
图1为实施例1制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面光学显微形貌图；
图2为实施例2制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面光学显微形貌图；
图3为实施例3制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面光学显微形貌图；
图4为实施例4制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面光学显微形貌图；
图5为实施例1制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面SEM图；
图6为对比例1制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面SEM图；
图7为对比例2制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面SEM图；
图8为对比例3制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面SEM图；
图9为对比例6制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，包括第一梯度层和第二梯度层，第一梯度层和第二梯度层依次激光熔覆于铜基板表面。
其中：按重量百分比计，第一梯度层的原料组分包括：Ni60 84%、Y2O31%、Ti 5%和Cu10%；按重量百分比计，第二梯度层的原料组分包括：Ni60 89%、TiC 10%和Al2O31%；Ni60粉末为球形粉，粒度为150-300目；Y2O3粉末为球形粉，粒度为140-270目；Cu粉末为球形粉，粒度为150-300目；Ti粉末为球形粉，粒度为150-300目；TiC粉末为拟球形粉，粒度为100-200目；Al2O3粉末为球形粉，粒度为150-270目。
按重量百分比计，Ni60的化学组成为：C 0.8%、Cr 16%、B 3%、Si 3.5%、Fe 14.8%，杂质≤0.7%，余量为Ni。
第一梯度层的厚度为0.5mm；第二梯度层的厚度0.7mm。
一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量配比将Y2O3粉末以及Ti粉末放入研磨机中，加入直径为5mm的磨球，在真空氛围中研磨12h，之后取出磨球，加入Ni60粉末以及纯Cu粉末，正反转各混合6h，100℃真空干燥8h，得第一预混料。
（2）按质量配比将TiC以及Al2O3放入研磨机中，加入直径为5mm的磨球，在真空氛围中研磨12h，之后取出磨球，加入Ni60粉末，正反转各混合6h，100℃真空干燥8h，得第二预混料。
（3）选取尺寸为长×宽×厚度= 250mm×250mm×18mm的铜基板作为基体材料，先将铜基板在350℃进行预热30min；然后采用激光熔覆的方法在铜基板表面依次熔覆步骤（1）制得的第一预混料和步骤（2）制得的第二预混料，并在熔覆的过程中采用光斑大小为8×8mm，功率为2000W的平顶辅助激光束以及ZJS-500N 超声波发生器外加超声辅助，超声的频率为25kHZ，制得本实施的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层。
其中：激光熔覆的工艺参数为：激光功率为3000W，光斑直径为2mm，光斑扫描速度为5.5mm/s，送粉速率为2.5g/min，激光头角度为1.5°，载粉气体为流量为4 L/min的氩气。
实施例2
一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，包括第一梯度层和第二梯度层，第一梯度层和第二梯度层依次激光熔覆于铜基板表面。
其中：按重量百分比计，第一梯度层的原料组分包括：Ni60 81%、CeO21%、Ti 4%、Si4%和Cu 10%；按重量百分比计，所述第二梯度层的原料组分包括：Ni60 87%、TiC 6%、SiC 6%和Al2O31%；Ni60粉末为球形粉，粒度为150-300目；CeO2粉末为球形粉，粒度为140-270目；Cu粉末为球形粉，粒度为150-300目；Ti、Si粉末为球形粉，粒度为150-300目；TiC、SiC粉末为拟球形粉，粒度为100-200目；Al2O3粉末为球形粉，粒度为150-270目。
按重量百分比计，Ni60的化学组成为：C 0.8%、Cr 16%、B 3%、Si 3.5%、Fe 14.8%，杂质≤0.7%，余量为Ni。
第一梯度层的厚度为0.7mm；第二梯度层的厚度0.6mm。
一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量配比将CeO2粉末以及Ti、Si粉末放入研磨机中，加入直径为5mm的磨球，在真空氛围中研磨12h，之后取出磨球，加入Ni60粉末以及纯Cu粉末，正反转各混合6h，100℃真空干燥8h，得第一预混料。
（2）按质量配比将TiC、SiC以及Al2O3放入研磨机中，加入直径为5mm的磨球，在真空氛围中研磨12h，之后取出磨球，加入Ni60粉末，正反转各混合6h，100℃真空干燥8h，得第二预混料。
（3）选取尺寸为长×宽×厚度= 250mm×250mm×18mm的铜基板作为基体材料，先将铜基板在450℃进行预热30min；然后采用激光熔覆的方法在铜基板表面依次熔覆步骤（1）制得的第一预混料和步骤（2）制得的第二预混料，并在熔覆的过程中采用光斑大小为8×8mm，功率为1800W的平顶辅助激光束以及ZJS-500N 超声波发生器外加超声辅助，超声的频率为30kHZ，制得本实施的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层。
其中：激光熔覆的工艺参数为：激光功率为3200W，光斑直径为2.5 mm，光斑扫描速度为6.5mm/s，送粉速率为3.5g/min，激光头角度为2°，载粉气体为流量为5 L/min的氩气。
实施例3
一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，包括第一梯度层和第二梯度层，第一梯度层和第二梯度层依次激光熔覆于铜基板表面。
其中：按重量百分比计，第一梯度层的原料组分包括：Ni60 79%、La2O31%、Ti 5%、Si5%和Cu 10%；按重量百分比计，所述第二梯度层的原料组分包括：Ni60 85.5%、TiC 6.5%、SiC 6.5%和Al2O31.5%；Ni60粉末为球形粉，粒度为150-300目；La2O3粉末为球形粉，粒度为140-270目；Cu粉末为球形粉，粒度为150-300目；Ti、Si粉末为球形粉，粒度为150-300目；TiC、SiC粉末为拟球形粉，粒度为100-200目；Al2O3粉末为球形粉，粒度为150-270目。
按重量百分比计，Ni60的化学组成为：C 0.8%、Cr 16%、B 3%、Si 3.5%、Fe 14.8%，杂质≤0.7%，余量为Ni。
第一梯度层的厚度为0.6mm；第二梯度层的厚度0.7mm。
一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量配比将La2O3粉末以及Ti、Si粉末放入研磨机中，加入直径为5mm的磨球，在真空氛围中研磨12h，之后取出磨球，加入Ni60粉末以及纯Cu粉末，正反转各混合6h，100℃真空干燥8h，得第一预混料。
（2）按质量配比将TiC、SiC以及Al2O3放入研磨机中，加入直径为5mm的磨球，在真空氛围中研磨12h，之后取出磨球，加入Ni60粉末，正反转各混合6h，100℃真空干燥8h，得第二预混料。
（3）选取尺寸为长×宽×厚度= 250mm×250mm×18mm的铜基板作为基体材料，先将铜基板在500℃进行预热30min；然后采用激光熔覆的方法在铜基板表面依次熔覆步骤（1）制得的第一预混料和步骤（2）制得的第二预混料，并在熔覆的过程中采用光斑大小为8×8mm，功率为1600W的平顶辅助激光束以及ZJS-500N 超声波发生器外加超声辅助，超声的频率为35kHZ，制得本实施的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层。
其中：激光熔覆的工艺参数为：激光功率为3500W，光斑直径为2.5 mm，光斑扫描速度为7 mm/s，送粉速率为4.5g/min，激光头角度为2°，载粉气体为流量为5.5 L/min的氩气。
实施例4
实施例4的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的结构及各梯度层的原料组分均与实施例1相同。
实施例4的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法与实施例1相比，区别仅在于，实施例4在进行激光熔覆前未对铜基板进行预热。
对比例1
对比例1的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的结构及各梯度层的原料组分均与实施例1相同。
对比例1的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法与实施例1相比，区别仅在于，对比例1在进行激光熔覆时未加平顶辅助激光束。
对比例2
对比例2的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的结构及各梯度层的原料组分均与实施例1相同。
对比例2的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法与实施例1相比，区别仅在于，对比例2在进行激光熔覆时未加超声辅助。
对比例3
对比例3与实施例1的区别仅在于，对比例3的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的第一梯度层的原料组分中不含稀土金属氧化物。第一梯度层的原料组分包括：Ni60 85%、Ti 5%和Cu 10%。
对比例4
对比例4与实施例1的区别仅在于，对比例4的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的第一梯度层的原料组分中不含第一增强剂。第一梯度层的原料组分包括：Ni60 89%、Y2O31%和Cu 10%。
对比例5
对比例5与实施例1的区别仅在于，对比例5的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的第二梯度层的原料组分中不含第二增强剂。按重量百分比计，第二梯度层的原料组分包括：Ni60 99%和Al2O31%。
对比例6
对比例6与实施例1的区别仅在于，对比例6的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的第二梯度层的原料组分中不含Al2O3。按重量百分比计，第二梯度层的原料组分包括：Ni6090%和TiC 10%。
性能测试
1、显微结构
采用光学显微镜对实施例1-4制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面光学显微结构进行检测，测试结果分别如图1-4所示。从图1-3可以看出，实施例1-3制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层中，可观察到涂层内部组织均匀致密，无明显气孔、裂纹等缺陷，熔覆层与基板结合良好，结合处存在树枝状晶体，无明显颗粒。从图4可以看出，由于实施例4在进行激光熔覆前未对铜基板进行预热，激光熔覆温度过大导致涂层中出现明显裂纹。
图5-7分别为实施例1和对比例1-2制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的SEM图，从图6-7可以看出，对比例1-2相对于实施例1由于未加平顶辅助激光束或超声辅助，涂层有明显的偏析，组织不均现象。
2、显微硬度
采用显微硬度计对实施例1-4和对比例1-6制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层进行硬度测试，沿垂直于涂层方向每隔100μm进行多点测试，载荷为300g，加载时间为10s，测得的硬度值如表1所示。
表1：
从表1实施例1-3可以看出熔覆层硬度远大于基板硬度，且从结合处到熔覆层表面，涂层硬度呈逐渐上升趋势。
实施例4相比于实施例1，虽然基板预热以及平顶激光辅助主要是影响他的开裂敏感性，但同时也影响着熔池凝固时间，未进行基板预热，导致涂层的固溶时间缩短，影响陶瓷增强相的生成，致使涂层硬度下降。
对比例1涂层性能相比于实施例1来说，涂层上表面硬度较低，主要是上表面相较于与基体结合的部分涂层冷却太快，粉末熔合不充分所导致，具体参见图6。
对比例2涂层性能相比于实施例1来说涂层硬度跨度较大，主要是由于未加超声辅助，涂层的元素偏析所导致的涂层性能不均，具体参见图7。
对比例3涂层性能较实施例1来说总体硬度范围相差不大，但涂层上部与下部基体结合的部分有很大的硬度梯度，未能很好的过渡，具体参见图8。
对比例4相较于实施例1来说，其与涂层相结合的部分硬度太低，这使得涂层的梯度过渡较差，极易导致涂层在重载条件下的剥落。
对比例5和对比例6相较于实施例1来说，涂层的工作面硬度较低，降低了涂层的使用寿命，其中对比例6制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的截面SEM图如图9所示。
3、耐磨
采用摩擦磨损试验机对实施例1-3制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层进行摩擦磨损测试，摩擦副为Si3N4球，往复磨擦10mm，载荷为10N，速度为0.05m/s，滑动距离为200m，测得的实施例1-3制得的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的摩擦系数分别为0.6682，0.7113，0.6721，较铜基板的磨擦系数0.3083明显提高。
对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。
Claims (8)
1.一种陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，其特征在于，包括依次激光熔覆于铜基板表面的第一梯度层和第二梯度层；所述第一梯度层的原料组分，按重量百分比计包括：Ni6076-86%、稀土金属氧化物 1-2%、第一增强剂5-10%、Cu 8-12%；所述第二梯度层的原料组分，按重量百分比计包括：Ni60 83-89%、第二增强剂10-15%、Al2O3 1-2%；所述第一增强剂为Ti和/或Si，所述第二增强剂为TiC和/或SiC；所述Ni60的粉末粒度为150-300目；所述第一梯度层的厚度为0.5-0.7mm，所述第二梯度层的厚度0.6-0.8mm。
2.根据权利要求1所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，其特征在于，所述稀土金属氧化物选自Y2O3、CeO2、La2O3中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层，其特征在于，所述Ni60的化学组成，按重量百分比计为：C 0.6-1.0%、Cr 14-17%、B 2.5-4.5%、Si 3-4.5%、Fe≤15%，杂质≤0.7%，余量为Ni。
4.一种如权利要求1至3任意一项所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将第一梯度层和第二梯度层的制备原料分别在真空氛围中进行研磨，真空干燥后，得第一预混料和第二预混料；
（2）在平顶辅助激光束和超声辅助下，采用激光熔覆的方法在铜基板表面依次熔覆所述第一预混料和第二预混料，形成第一梯度层和第二梯度层，得所述陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层。
5.根据权利要求4所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法，其特征在于，所述平顶辅助激光束的功率为1500-2000W；和/或，所述超声辅助的频率为20-40KHz。
6.根据权利要求4所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法，其特征在于，所述激光熔覆的工艺参数为：激光功率为3000-3500W，光斑直径为2-4mm，光斑扫描速度为8-10mm/s，送粉速率为2-5g/min，粉盘转速0.3-0.6 r/min，搭接率为40%，激光头角度为2-4°，载粉气流为4-6L/min的氩气。
7.根据权利要求4所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层的制备方法，其特征在于，在进行所述激光熔覆前还包括对所述铜基板进行预热的步骤，所述预热的温度为300-500℃。
8.权利要求1至3任意一项所述的陶瓷增强金属基复合材料梯度涂层在防护涂层中的应用。
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