[发明专利]一种TiAl基耐磨激光熔覆涂层粉末及制备方法

说明书

本发明涉及一种TiAl基耐磨激光熔覆涂层粉末及制备方法，属于激光熔覆金属材料表面改性技术领域。该TiAl基耐磨激光熔覆涂层粉末，由以下质量百分数组分组成：TiAl中间合金粉60.5%~86.5%，Si粉10%~20%，HfO₂粉1%~10%，La₂O₃粉1%~5%，B粉1%~3%，CeO₂粉0.5%~1.5%。本发明钛合金基体上制备出高硬度高耐磨性，且基体与涂层呈冶金结合的涂层。

技术领域

本发明涉及一种TiAl基耐磨激光熔覆涂层粉末及制备方法，属于激光熔覆金属材料表面改性技术领域。

背景技术

空航天、石油化工、汽车船舶以及军事化工等各个领域。但是，钛合金在高温下尤其是400℃以上的工作条件下，其耐磨性和抗氧化性会大幅度降低，引起失效，从而限制了其进一步的应用。例如，飞机零部件在高温高压的环境下长期服役，常常由于磨损或氧化等原因造型零部件的失效。

为了提高钛及钛合金表面的硬度和耐磨性，无论是以热渗扩、电镀、真空渡膜等为代表的传统表面强化金属表面处理方法，还是以等离子渗透、离子束、电子束、激光束的应用为标志的现代表面处理技术，如等离子氮化、表面渗元素合金化、激光溶覆等，都曾在钛及钛合金表面进行过研究与应用。与传统的表面改性工艺相比，激光表面改性具有显著的特点。其中最大的优点是其涂层与基体呈冶金结合，结合强度高。并且可在廉价、易加工的基体材料表面有选择地制备高性能熔覆层，并且熔覆层的厚度不受限制，降低了成本，提高材料的利用价值。

陶瓷相由于具有高熔点、高硬度、热稳定性好的优点，经常作为增强相，用于制备激光熔覆金属基复合材料。但是在粉末中直接加入第二相，通常存在结合强度低，润湿性差等问题，而通过激光熔覆原位反应得到第二相，可大大减少此类问题，其反应界面无污染，第二相与基体润湿性良好。

但是目前，激光熔覆也未实现产业化，其中激光熔覆涂层的质量不稳定是其中一大原因。涂层的裂纹多，气孔多是涂层存在两个主要问题。因此，找到一种能够提高基体强度，硬度和耐磨性的方法是至关重要的。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种TiAl基耐磨激光熔覆涂层粉末及制备方法。本发明钛合金基体上制备出高硬度高耐磨性，且基体与涂层呈冶金结合的涂层。本发明通过以下技术方案实现。

一种TiAl基耐磨激光熔覆涂层粉末，由以下质量百分数组分组成：TiAl中间合金粉60.5%~86.5%，Si粉10%~20%，HfO₂粉1%~10%，La₂O₃粉1%~5%，B粉1%~3%，CeO₂粉0.5%~1.5%。

所述TiAl中间合金粉、Si粉、HfO₂粉、La₂O₃粉、B粉和CeO₂粉纯度为99.5%以上，平均粒度为100~200目。上述组分均为市购产品。

一种TiAl基耐磨激光熔覆涂层粉末的制备方法，步骤包括：

步骤1、用砂纸打磨金属基体，至基体表面光洁，用酒精丙酮溶液清洗，干燥后备用；

步骤2、将各组分混合均匀得到混合粉末；

步骤3、将步骤2得到的混合粉末加入酒精溶液，调制成糊状，通过压片法将其预置在经步骤1处理的金属基体上，预置层厚度达到1~2mm，将预置完成的试样进行干燥；

步骤4、将步骤3得到的试样进行激光熔覆，待自然冷却后，金属基体表面得到激光熔覆层。

所述步骤1中金属基体为钛合金。