[发明专利]一种多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷颗粒增强铁基熔覆层领域，具体涉及一种多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层及其制备方法。该多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层的制备方法，包括铁基基体和分散在铁基基体中的大尺寸TiC陶瓷相和小尺寸VC陶瓷相；制备所述熔覆层的原料粉末中含有V、C元素和所述TiC陶瓷相颗粒，经过熔覆后原位形成所述VC陶瓷相。本发明提供的多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层的制备方法，通过外部添加大尺寸的TiC陶瓷相及原位生成小尺寸VC陶瓷相，实现不同种类、尺寸陶瓷相在熔覆层中的复合强化。

技术领域

本发明属于陶瓷颗粒增强铁基熔覆层领域，具体涉及一种多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层及其制备方法。

背景技术

在轨道交通、油气钻采、基础建设等诸多领域中，机械部件一直面临严重的磨损，造成巨大的损失。为减少磨损，增材制造工艺可有效提高基体的耐磨性能。目前，人们通常采用等离子、激光等熔覆工艺完成熔覆层制备，常用的高耐磨熔覆层材质包括高碳高铬类及陶瓷相增强类两种。其中，高碳高铬类容易产生裂纹剥离，使用性能较差，陶瓷相增强类具有较广阔的应用场景。

目前有较多论文研究了TiC、VC等多种陶瓷相对熔覆层性能的影响规律，但多集中于采用原位生成方法制备熔覆层，生成的TiC、VC等陶瓷相尺寸都很小，且数量无法具体控制，影响了熔覆层性能的进一步提高。种凯等进行了原位自生TiC-VC增强Fe基激光熔覆层组织细化及其性能研究(齐鲁工业大学硕士论文，2019年5月)，其以铁钛粉、钒铁粉、石墨、还原铁粉作为熔覆合金粉末，在混粉完成后，采用预置式方法进行合金粉末预置，再通过激光熔覆制备熔覆层。

在隧道掘进机掘进过程中，其掘进地层差异较大。如在成都、北京等地铁项目中，地层中砂石尺寸较大；在重庆、杭州等地铁项目，地层磨粒主要为粉细砂岩和泥岩，磨粒尺寸细小。磨粒尺寸波动较大对陶瓷相增强熔覆层的耐磨性提出更高的要求，当遭遇大块磨粒的磨损时，如果陶瓷相尺寸过小将无法有效抵挡大块磨粒的冲击。当遭遇小块磨粒的磨损时，如果陶瓷相尺寸过大，陶瓷相间间距增大，导致其对基体的“阴影保护”作用减弱，基体磨损加剧。以上原因也导致现有方法制备的陶瓷相增强熔覆层无法满足复杂磨粒磨损环境的使用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层的制备方法，以解决现有方法制备的陶瓷相增强熔覆层无法满足复杂磨粒磨损环境的使用需求的问题。

本发明的第二个目的是提供一种多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层，以解决上述问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层的制备方法，包括铁基基体和分散在铁基基体中的大尺寸TiC陶瓷相和小尺寸VC陶瓷相；制备所述熔覆层的原料粉末中含有V、C元素和所述TiC陶瓷相颗粒，经过熔覆后原位形成所述VC陶瓷相。

本发明提供的多尺寸TiC、VC复合强化的陶瓷相增强熔覆层的制备方法，通过外部添加大尺寸的TiC陶瓷相及原位生成小尺寸VC陶瓷相，实现不同种类、尺寸陶瓷相在熔覆层中的复合强化。

本发明中，大尺寸的TiC陶瓷相的起主要抵挡磨粒冲击的作用，其“阴影作用”保护了熔覆层基体及小尺寸VC陶瓷相；小尺寸的VC陶瓷相分布于大尺寸的TiC陶瓷相中间，保护基体，避免基体磨损过快导致陶瓷相与基体的结合性不足脱落后耐磨性下降，两种陶瓷相颗粒相辅相成，复合强化，从而保证该种耐磨层在不同工况下承受不同尺寸磨粒的磨损时，都具有良好的耐磨性能，避免单一种类或尺寸硬质相耐磨层在磨粒尺寸变化时耐磨性波动大。

进一步的，采用上述方法，因TiC等陶瓷相密度较小，不易沉积，因此在熔覆层中可均匀交错分布。