【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料加工领域，具体公开了一种合金粉末及利用其制备钛合金钻杆接头耐磨带的方法。
技术介绍
1、钛合金钻杆强度高、密度小、耐腐蚀强特别适合钻探超深井，但钛合金耐磨损性差，必须在钻杆接头处熔覆耐磨带；由于钛合金热膨胀系数远软低于镍基合金和铁基合金且由于钛合金导热系数低于镍基合金和铁基合金，在熔覆的热过程造成很大热应力进而造成熔覆层存在较多裂纹，特别是在熔覆层和钛合金结合面中尤其严重，导致过早钻杆失效，钛合金钻杆接头耐磨带没有裂纹是至关重要的。
2、为了解决上述问题，现有技术中通过添加碳化钨来提高钛合金钻杆接头耐磨带的耐磨性能，也有通过预热手段以提高钛合金钻杆接头耐磨带的硬度来预防出现裂纹，且预热需要采用中频感应加热方式对钛合金钻杆接头耐磨带焊接区域加热600℃-750℃。但是，实验证明添加碳化钨会导致钻杆接头耐磨带对套管过度磨损甚至导致套管磨穿，使套管失效，造成重大损失。而预热手段虽然一定程度上提高了耐磨带的硬度，但是预热温度越高需要的升温时间增长，能耗越多，有可能影响钛合金钻杆的整体性能。因此，研发一种熔覆效率优异，能耗低，能制得高硬度无裂纹，耐磨性好且质量稳定的钛合金钻杆耐磨带对于石油开采领域具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中，钛合金钻杆接头耐磨带易产生裂纹，耐磨性差，硬度有限且加工工艺能耗高，熔覆效率低的技术问题，本专利技术提供了一种合金粉末及利用其制备钛合金钻杆接头耐磨带的方法。本专利技术所述合金粉末分为第一合金粉末和第二合金粉末。其中，第
2、为达到上述专利技术目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种合金粉末，所述合金粉末包括第一合金粉末和第二合金粉末；
4、所述第一合金粉末包括如下质量份数的组分：40-50份的钛合金粉末，40-45份的镍铬合金粉末和4-8份的碳化物粉末，其中，所述碳化物粉末为碳化铌和碳化钛的混合物；
5、所述第二合金粉末包括如下质量份数的组分：5-30份的alcrcofeni系高熵合金粉末，70-95份的镍铬硼硅合金粉末和0.5-1.5份的第三副族稀土氧化物粉末。
6、相比于现有技术，本专利技术提供了一种合金粉末，所述合金粉末包括第一合金粉末和第二合金粉末。所述第一合金粉末包括钛合金粉末、镍铬合金粉末和碳化物粉末，其中，所述碳化物粉末为碳化铌和碳化钛的混合物。钛合金粉末的强度高，密度低，耐腐蚀性好，但硬度低且耐磨性差；而镍铬合金粉末虽然具有高强度和耐腐蚀性，但缺点是耐磨性有限。由此可以看出，单一的金属合金粉末其性能有限，并不能兼具高硬度和高耐磨性能。因此，本专利技术以钛合金粉末、镍铬合金粉末和碳化物粉末结合，碳化铌和碳化钛均具有高熔点，他们在熔池中率先凝固成细小颗粒并为其他组织凝固成核基点，可以显著细化熔覆层晶粒，提高熔覆层韧性，降低其应力，相当于对金属基层进行改性，使之不仅具有金属的强度和韧性，又有碳化物的高耐磨性、高硬度和良好的耐腐蚀性。但是考虑到钛合金钻杆接头耐磨带的耐磨性和耐蚀性高要求，本专利技术在第一合金粉末的基础上又添加了第二合金粉末。
7、第二合金粉末由alcrcofeni系高熵合金粉末、镍铬硼硅合金粉末和第三副族稀土氧化物粉末组成。现有技术中，多采用镍铬硼硅合金粉末作为耐磨带的原料，镍铬硼硅合金的高硬度主要靠cr和fe的碳化物或复合碳化物和硼化物，但其耐磨性差且韧性低。因此，本专利技术将alcrcofeni系高熵合金粉末和第三副族稀土氧化物粉末与之复配，高熵合金和稀土氧化物的掺入大幅度提升了镍铬硼硅合金粉末的耐磨性，且一定程度上缩小了镍铬硼硅合金粉末与第一合金粉末的膨胀系数差，膨胀系数差值越大，加热和冷却过程热应力越大，越容易产生裂纹。综上所述，本专利技术所提供的合金粉末具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，且各原料之间具有适度的膨胀系数差，避免了加工时热应力过大产生裂纹。
8、优选的，所述钛合金为ti-6al-4v合金。
9、优选的，所述碳化铌和碳化钛的质量比为1:1-1.5。
10、优选的，所述alcrcofeni系高熵合金粉末的化学通式为alxcrcofeni2，其中0.2≤x≤0.6。
11、优选的，所述镍铬硼硅合金粉末的化学成分的重量百分比为：cr:14%-19%，si:3.5%-5.0%，b:3.0%-4.5%，c:0.5%-1.0%，fe:2.0%-8.0%，余量为ni和不可避免的杂质。
12、所述镍铬合金粉末的化学成分的重量百分比为：ni:56%-70%，cr:23%-30%，zr:1%-3%，ru:0.1%-0.2%和余量的fe以及不可避免的杂质。
13、优选的，所述第三副族稀土氧化物粉末为ceo2、la2o3或y2o3中的任意一种或多种。
14、进一步优选的，所述alcrcofeni系高熵合金粉末的制备方法包括如下步骤：
15、s1、以铝粉、铬粉、钴粉、铁粉和镍粉为原料，按照原子摩尔比计算称取各原料粉末，混合均匀，得所述混合金属粉末；
16、s2、在惰性氛围下，将所述混合金属粉末于球磨机中以500rpm-800rpm的转速球磨20h-30h，干燥1h-3h，得所述alcrcofeni系高熵合金粉末。
17、更进一步优选的，所述球磨的球料比为10-15:1-2。
18、更进一步优选的，所述干燥的温度为120℃-150℃。
19、优选的，所述第一合金粉末的粒度范围为10μm-150μm。
20、优选的，所述第二合金粉末的粒度范围为5μm-80μm。
21、本专利技术第二方面提供了一种利用所述合金粉末制备钛合金钻杆接头耐磨带的方法，包括如下步骤：
22、步骤一、将待处理的钛合金钻杆接头基体进行清洁、磨削处理，得预处理的钛合金钻杆接头基体；
23、步骤二、在惰性氛围下，采用宽光斑激光熔覆工艺将第一合金粉末熔覆在预处理的钛合金钻杆接头基体表面，得底层耐磨带；
24、步骤三、在惰性氛围下，当底层耐磨带的温度为350℃-550℃时，采用超高速激光熔覆工艺将第二合金粉末熔覆在底层耐磨带表面，得面层耐磨带，冷却，加工至要求尺寸，得钛合金钻杆接头耐磨带。
25、激光熔覆工艺具有冷却速度快，结晶组织细，耐磨性好等优点，但是热应力大，容易造成裂纹缺陷产生。因此，本专利技术通过控制合适的合金粉末原料，采用宽光斑激光熔覆工艺结合超高速激光熔覆工艺，大大降低了激光熔覆工艺产生的热应力，避本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种合金粉末，其特征在于：所述合金粉末包括第一合金粉末和第二合金粉末；
2.如权利要求1所述的合金粉末，其特征在于：所述钛合金为Ti-6Al-4V合金；和/或
3.如权利要求1所述的合金粉末，其特征在于：所述镍铬硼硅合金粉末的化学成分的重量百分比为：Cr:14%-19%，Si:3.5%-5.0%，B:3.0%-4.5%，C:0.5%-1.0%，Fe:2.0%-8.0%，余量为Ni和不可避免的杂质；和/或
4.如权利要求1所述的合金粉末，其特征在于：所述AlCrCoFeNi系高熵合金粉末的制备方法包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的合金粉末，其特征在于：S2中，所述球磨的球料比为10-15:1-2；和/或
6.如权利要求1所述的合金粉末，其特征在于：所述第一合金粉末的粒度范围为10μm-150μm；和/或
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的合金粉末制备钛合金钻杆接头耐磨带的方法，其特征在于：包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的合金粉末制备钛合金钻杆接头耐磨带的方法，其特征在于：步骤二中，
9.如权利要求7所述的合金粉末制备钛合金钻杆接头耐磨带的方法，其特征在于：步骤二中，所述宽光斑激光熔覆工艺的工艺参数为：激光功率5000W-6000W，光斑长23.0mm-25.0mm，宽1.0mm-2.0mm，扫描线速度为800mm/min-1000mm/min，搭接率7%-9%，送粉速率为60g/min-90g/min；和/或
10.如权利要求7所述的合金粉末制备钛合金钻杆接头耐磨带的方法，其特征在于：步骤三中，所述超高速激光熔覆产生的光斑圆心与步骤二中所述宽光斑激光熔覆产生的光斑中心的距离为80mm-150mm。
...【技术特征摘要】
1.一种合金粉末，其特征在于：所述合金粉末包括第一合金粉末和第二合金粉末；
2.如权利要求1所述的合金粉末，其特征在于：所述钛合金为ti-6al-4v合金；和/或
3.如权利要求1所述的合金粉末，其特征在于：所述镍铬硼硅合金粉末的化学成分的重量百分比为：cr:14%-19%，si:3.5%-5.0%，b:3.0%-4.5%，c:0.5%-1.0%，fe:2.0%-8.0%，余量为ni和不可避免的杂质；和/或
4.如权利要求1所述的合金粉末，其特征在于：所述alcrcofeni系高熵合金粉末的制备方法包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的合金粉末，其特征在于：s2中，所述球磨的球料比为10-15:1-2；和/或
6.如权利要求1所述的合金粉末，其特征在于：所述第一合金粉末的粒度范围为10μm-150μm；和/或
7.一种利用权...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧，付晶晶，陈九越，朱慧，吴琦，
申请(专利权)人：河北钨泰固机械设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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