[发明专利]一种提高搅拌摩擦焊用搅拌头耐磨耐高温性能的方法

摘要

一种提高搅拌摩擦焊用搅拌头耐磨耐高温性能的方法，将铸态高速工具钢W18Cr4V采用自由锻+模锻锻造技术加工成所需凹型轴肩和锥形搅拌针形貌搅拌头，在搅拌头轴肩和搅拌针基体表面预置镍基陶瓷复合合金粉末，采用激光熔敷技术将轴肩和搅拌针基体表层与预置在其上的镍基陶瓷复合合金粉末一起加热熔化并迅速冷凝制备环形和螺旋形耐磨耐高温涂层，本发明工艺简单，生产成本低廉，该搅拌头轴肩和搅拌针力学结构合理，在其表面制备的涂层结合强度高，可有效提高搅拌头的使用寿命，使搅拌头具有优越的耐磨耐高温性能。

主权项

一种提高搅拌摩擦焊用搅拌头耐磨耐高温性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)加工制造搅拌头基体：将铸态高速工具钢W18Cr4V采用自由锻+模锻锻造技术加工成所需的毛坯搅拌头，毛坯搅拌头包括夹持部分1、凹型轴肩2和锥形搅拌针4，夹持部分1与凹型轴肩2圆弧过度，凹型轴肩2与锥形搅拌针4为圆弧过度，锻造后的毛坯搅拌头立即放入白灰箱缓冷，缓冷至室温后进行等温退火，随后采用磨削加工去除锻造氧化皮并修整夹持部分1、凹型轴肩2和锥形搅拌针4，再采用淬火+三次回火热处理工艺获得搅拌头基体；(2)配制耐磨耐高温涂层粉末：耐磨耐高温涂层粉末的原料包括：WC陶瓷增强相粉末、稀土氧化物La₂O₃、γ′相生成元素Al、Ti粉末、稳定γ′相元素Nb粉末以及镍基自熔性合金粉末Ni60，按重量百分比依次为：(20～25)％WC、(0.8～1.2)％La₂O₃、(3.2～3.7)％Al、(3.0～3.5)％Ti、(0.6～1.0)％Nb，余量为Ni60，上述粉末粒度为：‑100～+300目；稀土氧化物La₂O₃纯度为99.99％；镍基自熔性合金Ni60，其组分的质量百分含量为碳1.6～1.85％，硅4.0～4.7％，硼2.9～3.1％，铁3.3～3.5％，铬15.6～15.9％，余量为Ni；将上述按比例配置好的原料粉末置于密封容器中，放入混料机中机械混合1～3h使之均匀，再对混合好的粉末用干燥箱160℃下干燥2h；(3)搅拌头基体表面预置耐磨耐高温涂层粉末：将步骤2按一定比例配制混合好的镍基陶瓷复合合金原料粉末采用预置粉末的方法预置到搅拌头凹型轴肩2和锥形搅拌针4基体表面，使预置粉末层厚度为0.8～2.0mm；(4)耐磨耐高温涂层制备：采用半导体激光器使预置在凹型轴肩2和锥形搅拌针4表面的镍基陶瓷复合合金粉末与基体表面层同时熔化，快速凝固后形成与基体成冶金结合的耐磨耐高温涂层；凹型轴肩2表面涂层形状为环形3，锥形搅拌针4表面涂层形状为螺旋形5。