[发明专利]一种灰铸铁激光熔覆修复用合金粉末及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金粉末材料科学技术领域，提供一种减少碳扩散、硬度适中、耐疲劳、抗冲击性优良、具有优越熔覆性能的采用激光熔覆方法修复灰铸铁用合金粉末材料及其制备方法，也适用于作为其他铸铁零部件，具体是涉及一种灰铸铁激光熔覆修复用合金粉末及其制备方法。

背景技术

灰铸铁具有良好的铸造性能、优异的减振性、良好的切削加工性能等优点，而广泛应用于装备制造业、冶金、农机、给排水及国防工业各部门。据统计，我国每年仅因灰铸铁铸造缺陷导致的经济损失高达数百亿元另外，灰铸铁件在服役过程中也易产生磨损、开裂等缺陷，如直接报废回炉，将造成巨大的经济损失和资源浪费，因此亟需对失效灰铸铁零件进行维修。

灰铸铁本身含碳量高，硫、磷等杂质较多，组织不均匀，因而焊接性较差，采用传统的焊接技术对灰铸铁进行冷焊时，由于热输入量大，在焊缝、熔合区和热影响区都易出现大量的白口和淬硬组织。选择合适的修复工艺和合金材料是灰铸铁零件修复的关键所在。

激光熔覆是以高能密度的激光为热源，将具有特殊使用性能的材料涂覆在基材表面，获得与基体形成良好冶金结合和使用性能的先进加工技术。其具有能量密度高、热影响区小、热变形小、易于实现选区修复等特点，为灰铸铁零件修复提供了新的技术手段。

目前，国内外市场上激光熔覆专用的合金粉末并不多见，尤其是适用于灰铸铁激光熔覆修复的能够有效控制基体碳扩散、控制白口组织的形成，且具有硬度适中、抗冲击、耐疲劳、易于加工等综合性能优越的合金粉末尚未见报道。基本上是采用喷焊或喷涂用合金粉末，或在此类粉末基础上，按不同比例加以调配，并以机械混合的形式配制所需的各种合金粉末。这些混合粉存在诸如混合不均匀、流动性差、膨胀系数差异大等问题，导致在实际熔覆中无法控制裂绞、气孔、白口、偏析、性能不稳、不易机加等缺陷。亟待开发一种价格适中、性能优良稳定、硬度适中、机加方便的合金粉末，专用于激光熔覆，解决灰铸铁零件修复中优选覆层材料问题。同时，也适用于作为其他铸铁零部件的激光熔覆修复合金粉末，应用前景广阔，具有重大的社会、经济效益。

因此，亟待开发一种价格适中、性能优良稳定、硬度适中、机加方便的灰铸铁激光熔覆修复用合金粉末，专用于激光熔覆，解决灰铸铁零件修复中优选覆层材料问题。同时，也适用于作为其他铸铁零部件的激光熔覆修复合金粉末，应用前景广阔，具有重大的社会、经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少碳扩散、硬度适中、耐疲劳、抗冲击性优良、具有优越熔覆性能的灰铸铁激光熔覆修复用合金粉末，专用于采用激光熔覆方法，修复灰铸铁零件的操作。

本发明首先提供了一种灰铸铁激光熔覆修复用合金粉末，是在镍铜合金基础上，添加C、Al、Si、Ca、Ba、Co、Y₂O₃、La₂O₃和Ce等元素进行合金基体的进一步优化。

本发明的技术方案如下：

一种灰铸铁激光熔覆修复用合金粉末，其特征在于：所述的合金粉末的化学成份中主要含有：Ni、Cu、C、Si、Al、Ba、Ca、Co、Y₂O₃、La₂O₃和Ce元素；所述的合金粉末的化学成份按重量百分比为Cu：12～24％；C：1.5～3.5％；Si：0.2～2.4％；Al：0.01～0.05％；Ba：0.005～0.01％；Ca：0.001～0.01％；Co：0.5～1.2％；Y₂O₃：0.0～0.04％；La₂O₃：0.0～0.03％；Ce：0.0～0.04％；Ni：余量。

在一个优选的技术方案中，所述的合金粉末的化学成份按重量百分比为：Cu：18％；C：3.2％；Si：1.8％；Al：0.01％；Ba：0.005％；Ca：0.004％；Co：0.92％；Y₂O₃：0.002％；La₂O₃：0.023％；Ce：0.015％；Ni：余量。

在一个优选的技术方案中，所述的合金粉末的化学成份按重量百分比为：Cu：19％；C：2.3％；Si：1.9％；Al：0.03％；Ba：0.006％；Ca：0.005％；Co：0.5％；Y₂O₃：0.01％；La₂O₃：0.02％；Ni：余量。