[发明专利]一种制备颗粒增强复合涂层的方法及产品

说明书

本发明公开一种制备颗粒增强复合涂层的方法及产品，属于激光先进制造领域，其包括如下步骤：(1)将高功率振镜与计算机连接，设定光束扫描模式、频率、跳转速度、振动幅度的参数；(2)将增强颗粒和金属粉末分别装入独立的送粉斗中，分别调节各自送粉量；(3)使激光束按照预设的模式扫描，在金属基材表面形成熔池，并将增强颗粒和金属粉末同步送入熔池中，同步送入熔池内部的增强颗粒、熔池内的金属液体、混入熔池的气体分别为固、液、气三相，振荡扫描激光束对多相流进行搅拌，形成有序流动。本发明方法保证增强颗粒在复合熔覆层内部均匀分布，促进气孔逸出，并降低增强颗粒的烧损，本发明涂层致密性良好。

技术领域

本发明属于激光先进制造领域，更具体地，涉及一种激光振荡熔覆制备颗粒增强复合涂层的方法及产品。

背景技术

颗粒增强金属基复合材料是以金属为基体，以金属碳化物、氧化物、氮化物陶瓷等颗粒为增强相，通过一定得工艺复合而成的一种高性能材料。其可将金属良好的延展性、导电、导热性与增强颗粒的高强度和热稳定性相结合。使其具有优异的耐磨和耐高温性能而被广泛应用于模具、冶金、石油等领域。

目前，颗粒增强金属基复合材料的制备方法主要包括粉末冶金、熔渗、压力铸造等。然而，整体制作颗粒增强金属基复合材料工序复杂，且难以制作大型复杂零件，并且颗粒增强复合材料涂层的性能欠佳，表现为材料致密性不足，最终导致涂层各项性能不理想。

采用表面工程技术在普通基材表面制备颗粒增强金属基复合熔覆层，可以有效地将颗粒增强金属基复合材料的高硬度和耐磨性与金属基体良好的塑性韧性结合起来，相得益彰。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种制备颗粒增强复合涂层的方法和产品，通过激光束振荡扫描，驱动激光熔池中固、液、气三相有序流动，保证增强颗粒在复合熔覆层内部均匀分布，促进气孔逸出，并降低增强颗粒的烧损，解决了现有激光熔覆制作颗粒增强金属基复合涂层颗粒分布不均匀和容易产生气孔的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种制备颗粒增强复合涂层的方法，其包括如下步骤：

(1)将高功率振镜与计算机连接，设定光束扫描模式、频率、跳转速度、振动幅度的参数；

(2)将增强颗粒和金属粉末分别装入独立的送粉斗中，分别调节各自送粉量；

(3)开启激光器，启动振镜控制系统，使激光束按照预设的模式扫描，在金属基材表面形成熔池，并将增强颗粒和金属粉末同步送入熔池中，同步送入熔池内部的增强颗粒、熔池内的金属液体、混入熔池的气体分别为固、液、气三相，振荡扫描激光束驱动熔池形成有序流动，保证增强颗粒在复合熔覆层内部均匀分布，促进气孔逸出，并降低增强颗粒的烧损，制备颗粒增强金属基复合涂层。

进一步的，其还包括步骤(4)，步骤(4)具体为：重复步骤(3)，制备多道多层颗粒增强金属基复合熔覆层，所述多道是指搭接3道及以上，所述多层是指堆高2层及以上。

进一步的，所述有序流动是指熔池中混合有增强颗粒的金属液体伴随振荡扫描激光束的搅拌方向规律流动。

进一步的，所述振荡扫描激光束的振荡轨迹为圆形、沿着熔覆方向或/垂直熔覆方向。

进一步的，光束振荡频率为20Hz～1000Hz，振动幅度为0.1mm～30mm。

进一步的，具有颗粒增强复合涂层中增强颗粒整体均匀分布，与基体金属形成冶金结合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.光束振荡扫描过程中，会对熔池起到强制搅拌作用，形成固-液-气多相有序流动，促进熔池中气体逸出，抑制熔覆层中气孔的产生；并且搅拌的过程中还会使得熔池内部的增强颗粒均匀分布，在熔池凝固的过程中增强颗粒被“冻结”在熔池中，形成增强颗粒分布均匀的复合层。