[发明专利]一种耐高温冲蚀磨损的粉末材料及熔覆层的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐高温冲蚀磨损的粉末材料，其包括以下重量百分比的组份：Al‑Si‑Ti合金粉末：20‑30wt.％；CrB₂粉末15‑25％wt.％；Ni‑Cr‑Mo‑C合金粉末：余量。使用所述粉末材料可以制备带有耐高温冲蚀磨损的熔覆层的工件，先将待熔覆工件表面预处理，再将所述粉末材料装入送粉器中，激光头静止、所述待熔覆工件相对于激光头作螺旋运动、采用搭接熔覆方式在待熔覆工件表面形成熔覆层。本发明制备的熔覆层的抗氧化温度最高可达1300℃，其室温硬度可达650‐900HV，具有导热性好、抗热震性强、耐热、耐磨等优点。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，涉及一种用于在金属部件表面制备耐高温冲蚀磨损熔覆层的粉末材料及熔覆层的制备工艺。

背景技术

热电偶是火电厂、水泥厂等企业在生产中常用的测温元件，热电偶保护管不仅要在高温环境下工作,而且还要承受颗粒的高温冲蚀磨损。水泥生产线所用的一些热电偶保护管需要在1000‐1300℃、颗粒冲蚀的恶劣条件下工作，如采用高温合金管，其寿命一般为7-30天。近年来，随着环保部门不断制定更高的排放标准，脱硝设备已经成为火电机组的标配。循环流化床锅炉常采用SNCR(选择性非催化还原)法脱销，脱销用喷氨合金管长期在温度为800-1100℃、颗粒高速冲刷的恶劣环境下工作，其寿命仅为1-6个月，严重影响了锅炉的安全、环保运行。

目前火电厂、水泥厂常用的高温材料主要有高温合金和陶瓷材料等两大类。高温合金部件的优点是强度高、导热性好，但常用高温合金的极限耐氧化温度≤1100℃、高温耐磨性较差，这使得高温部件的寿命短，难以满足企业正常生产的要求。碳化硅、氧化铝等陶瓷材料具有高的高温耐磨性与抗氧化性，但与金属材料比，陶瓷材料存在韧性低、抗热震性能差等缺点，在使用过程中常常存在因机械冲击和热震而脆断的问题。

金属间化合物为金属与金属或金属与准金属形成的化合物，金属间化合物由于具有优于高温合金的耐热性、高的比强度和高的抗氧化性，以及优于陶瓷材料的韧性和良好的热加工性而受到广泛关注。金属间化合物原子间的结合键常为混合键，一般由离子键、共价键和金属键组成。由于存在离子键或共价键，故金属间化合物往往存在硬而脆的缺点(强度高，塑性差)，难以直接作为高温部件应用。

常用的陶瓷颗粒增强金属基复合材料(例如Cr₃C₂-NiCr、TiC-Ni、TiB₂-Ni、CrB₂-Ni、WC-Co等)具有高的耐磨性，但其抗氧化温度一般在500-1000℃范围，无法满足1000-1300℃环境下的抗氧化及耐磨要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于部件高温冲蚀磨损防护的粉末材料及高温耐磨陶瓷-金属复合材料熔覆层的制备方法。该熔覆层兼顾了金属和陶瓷的优点，具有导热性好、抗热震性强、耐热、耐磨等优点。熔覆层在冲蚀环境下的工作温度最高可达1300℃。

本发明的技术方案如下。

一种耐高温冲蚀磨损的粉末材料，包括以下重量百分比的组份：

Al-Si-Ti合金粉末(粒度-140+400目,纯度≥99.5％；其中,-140+400目表示粉末粒度在400目至140目范围)：20-30wt.％；CrB₂粉末(粒度-200+400目,纯度≥99.5％)：15-25％wt.％；Ni-Cr-Mo-C合金粉末(粒度-140+325目,纯度≥99.5％)：余量。其中：Al-Si-Ti合金粉末的成分为：Si:20-25wt.％；Ti:0.5-3wt.％；Al:余量；Ni-Cr-Mo-C合金粉末的成分为：Cr:10-20wt.％；Mo:3-5wt.％；C:1-1.5wt.％；Ni:余量。

粉末原料中各组分作用如下：