一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102441672A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102441672A(43)申请公布日2012.05.09(21)申请号201110351156.0(22)申请日2011.11.09(71)申请人铜陵学院地址244100安徽省铜陵市北京路(72)发明人王东生周杏花(74)专利代理机构安徽汇朴律师事务所34116代理人丁瑞瑞(51)Int.Cl.B22F7/02(2006.01)C23C24/10(2006.01)B32B15/01(2006.01)B32B37/24(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法(57)摘要一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，包括下列步骤：采用机械复合法把若干组具有一定配比的微米金属粉末与纳米陶瓷颗粒的混合粉末制备成纳米粒子分散均匀的包覆型复合粉末，若干组具有一定配比的微米金属粉末与纳米陶瓷颗粒的混合粉末中，纳米陶瓷颗粒的含量逐渐增加；利用模压法压制激光熔覆薄片；利用多层激光熔覆的方法制备纳米颗粒沿厚度方向逐渐增加的金属基梯度涂层。本发明的优点在于：通过纳米颗粒的弥散强化机制可使其具有优异的强韧性再加上梯度涂层的应力缓和机制从而有望解决熔覆层易开裂的问题；纳米颗粒及梯度涂层的强化作用使其具有优异的性能，从而可应用于航空涡轮发动机叶片等关键零部件表面。CN102467AxCNxxx102441672xxxxA权利要求书1/2页1.一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：步骤1、采用机械复合法把若干组具有一定配比的微米金属粉末与纳米陶瓷颗粒的混合粉末制备成包覆型复合粉末，所述包覆型复合粉末为纳米陶瓷颗粒包覆在微米金属粉末周围且纳米陶瓷颗粒分散均匀，若干组具有一定配比的微米金属粉末与纳米陶瓷颗粒的混合粉末中，纳米陶瓷颗粒的含量逐渐增加；步骤2、利用模压法压制激光熔覆薄片；步骤3、利用多层激光熔覆的方法制备纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层。2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，其特征是：所述的机械复合法指的是高能球磨法。3.根据权利要求1所述的一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，其特征是：所述的模压法制片为利用压力机或压片机在模具中将包覆型复合粉末压制成一定厚度的激光熔覆薄片。4.根据权利要求1所述的一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，其特征是：所述步骤3具体为：先在经预处理的基体表面熔覆一层含有少量纳米陶瓷颗粒的熔覆薄片，接着对熔覆表面进行处理，然后在已处理的熔覆表面再熔覆纳米陶瓷颗粒含量逐渐增加的熔覆薄片，直至纳米陶瓷颗粒含量最多的熔覆薄片熔覆完毕，就得到纳米陶瓷颗粒沿厚度方向逐渐增加的梯度涂层。5.根据权利要求4所述的一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，其特征是：所述的基体预处理为对基体表面进行毛化处理并清洗干净，毛化方法包括喷砂毛化、切削加工毛化及特种加工毛化中的一种或几种。6.根据权利要求4所述的一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，其特征是：所述的熔覆层表面处理为对非最终熔覆表面进行平整化处理、清洗干净并干燥，平整化处理采用机械磨削或手工磨削。7.根据权利要求1所述的一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，其特征是：所述微米金属粉末为McrAlY，M=Ni和/或Co，所述纳米陶瓷颗粒为纳米Al2O3陶瓷颗粒，该方法的具体步骤包括：①把质量比分别为1：99、1：49、1：19、1：9的纳米Al2O3陶瓷颗粒和MCrAlY合金粉末在高能球磨机上机械复合成纳米Al2O3陶瓷颗粒分散均匀且包覆在MCrAlY粉末四周的包覆型复合粉末；②在压力机上采用模压法把上述不同配比的包覆型复合粉末分别压制成颗粒与颗粒之间牢牢粘在一起的激光熔覆薄片；③激光熔覆前对电火花线切割至一定尺寸的TiAl合金、TC4钛合金或镍基高温合金基体表面进行毛化及清洗预处理，首先在基体表面熔覆纳米Al2O3陶瓷颗粒和MCrAlY合金粉末配比为1：99的熔覆薄片，然后依次熔覆Al2O3陶瓷颗粒和MCrAlY合金粉末配比为1：49、1：19、1：9的熔覆薄片。8.根据权利要求8所述的一种激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强的金属基梯度涂层制备方法，其特征是：在激光熔覆过程中通过控制激光熔覆工艺参数使熔覆薄片完全熔化而底层材料/基体微熔，激光熔覆工艺参数为：激光功率为950w，光斑尺寸为5mm×3mm的矩形2xCNxxx102441672xxxxA权利要求书2/2页光斑，激光扫描方向沿光斑3mm侧，扫描速度为240mm/min，搭接扫描两道