【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光熔覆涂层，特别涉及一种nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料及制备方法。
技术介绍
1、高端装备关键零部件易出现磨损、腐蚀等失效，造成工业生产巨大的损失。近几十年来，激光熔覆技术在关键零部件的修复中得到了广泛的应用。高速激光熔覆与传统熔覆相比具有高效、精确、低热等优势，引起研究人员关注。研究表明，熔覆层中的晶粒尺寸及形貌、相分布等微观组织结构对涂层的性质具有重要的影响。因此通过激光熔覆工艺调控熔覆层微观组织结构，从而获得更好的涂层质量及力学性能，并确保熔覆层在特定应用场景中的可靠性及持久性。
2、镍合金具有优异的耐腐蚀性、高温强度和良好的机械性能，因此被广泛应用于石油和天然气工业、航空航天工业、电子和电气工业等领域。nicocr具有优异的耐腐蚀性能、高温强度、熔覆性能、机械性能以及可塑性和加工性能，这使得其作为镍合金表面理想的熔覆材料。
3、激光熔覆nicocr合金通常具有较小而均匀的晶粒尺寸，这有助于提高涂层的硬度和韧性。此外，激光熔覆可以导致与基材相比略有不同的晶粒取向，从而改变涂层的力学性能。研究发现在激光熔覆过程中，合金元素的分布会发生变化，形成复杂的相区。通过控制熔覆参数，可以调整合金元素的分布和相比例，以实现特定力学性能的要求，如硬度、强度和耐磨性。在激光熔覆过程中，合金中的某些元素可能会发生固溶、溶解或相变。这些相变和相析出可以影响涂层的力学性能，如强度、韧性和变形能力。激光熔覆nicocr合金涂层通常具有较高的硬度和良好的抗磨性。相对较小的晶粒尺寸和合金元素的均匀分布
技术实现思路
1、鉴于上述状况，本专利技术的主要目的是为了提出一种nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料及制备方法，以解决上述技术问题。
2、本专利技术提出了一种nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
3、以nicr15fe合金作为基体材料，以cocrni合金粉末作为熔覆材料，对基体材料进行预处理，采用掺镱光纤激光器按照设定的激光熔覆工艺参数将熔覆材料熔覆于基体材料上；
4、设定的激光熔覆工艺参数为：激光功率1300～2100/w，扫描速度为40～120mm/s，送粉速度为2r/min，光斑直径为2/mm。
5、进一步的，设定的激光熔覆工艺参数为，激光功率1900/w，扫描速度为100mm/s，送粉速度为2r/min，光斑直径为2/mm。
6、进一步的，熔覆过程中，熔覆材料采用氮气吹出。
7、进一步的，nicr15fe合金成分按质量百分比计算包括有：72.50％ni，14.10％cr，9.80％fe，0.30％mn，0.30％ti，0.35％al，0.10％c，0.50％si以及2.05％不可避免的杂质。
8、进一步的，cocrni合金粉末成分按质量百分比计算包括有：34.54％ni，34.47％co，30.55％cr以及0.44％不可避免的杂质。
9、进一步的，对基体材料进行预处理包括用砂纸打磨去表面氧化层、用乙醇清洗除油污和晾干操作。
10、进一步的，熔覆层几何尺寸为：熔池宽为480.8～1456.8μm，总深为143.7～491.3μm，熔池深为69.5～373.5μm，层高为24.2～75.1μm。
11、本专利技术还提出一种nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料，所述涂层材料采用上述的nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法制备而成。
12、进一步的，涂层材料截面包括上层、中层、下层和与基体的交界处的过渡层，涂层材料上层的成分按原子百分数计包括有27.28％cr、31.91％fe、19.32％co和21.49％ni；
13、涂层材料中层的成分按原子百分数计包括有26.44％cr、37.94％fe、16.11％co和19.51％ni；
14、涂层材料下层的成分按原子百分数计包括有21.11％cr、71.69％fe、0.1％co和7.1％ni。
15、进一步的，涂层材料上层为细晶区，涂层材料中层为等轴晶和柱状晶的混合区，涂层材料下层为柱状晶区，涂层材料与基体的交界处的过渡层生成σ相。
16、相较于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
17、1、熔覆过程中快热急冷，涂层晶粒得到有效细化，细晶强化对涂层硬度的提高提供了有利条件；其次，在快热急冷过程中，涂层中易生成非平衡化合物，一部分为固溶强化提供了条件，一部分非平衡化合物为硬质相，进一步提升了涂层硬度。使得本专利技术所制备的涂层材料硬度最高能达到321.9hv，远超基体材料硬度。
18、2、本专利技术可以形成组织致密，无气孔裂纹的熔覆层，从熔覆层中部组织形貌可看出是由有方向性的柱状晶枝、无方向性的晶枝及小部分等轴晶共同构成，因此在较高的强度和刚度情况下还具有较好的韧性和延展性。
19、3、本专利技术采用的基体材料和熔覆材料都是耐腐蚀材料，在进行熔覆过程中无需保护气体，在熔覆完成后也无需后处理即可直接投入使用，可以极大的提高熔覆效率。
20、4、本专利技术采用高速激光熔覆技术，相对现有技术具有高效、节能等优势；同时基体为耐腐蚀材料，但该材料在极端化学条件下易腐蚀，本技术应用于江西省某化工厂高端进口化工设备搅拌轴的修复，其制备的涂层，主要用于针对易腐蚀、磨损的关键零部件的修复工艺，修复完成后，即可投入使用。
21、本专利技术的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实施例了解到。
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1.一种NiCr1 5Fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的NiCr15Fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，设定的激光熔覆工艺参数为，激光功率1900/W，扫描速度为100mm/s，送粉速度为2r/min，光斑直径为2/mm。
3.根据权利要求2所述的NiCr15Fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，熔覆过程中，熔覆材料采用氮气吹出。
4.根据权利要求3所述的NiCr15Fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，NiCr15Fe合金成分按质量百分比计算包括有：72.50％Ni，14.10％Cr，9.80％Fe，0.30％Mn，0.30％Ti，0.35％A1，0.10％C，0.50％Si以及2.05％不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的NiCr15Fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，CoCrNi合金粉末成分按质量百分比计算包括有：34.54％Ni，34.47％Co，30.55％Cr以及0.44％不可避免
6.根据权利要求4所述的NiCr15Fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，对基体材料进行预处理包括用砂纸打磨去表面氧化层、用乙醇清洗除油污和晾干操作。
7.根据权利要求6所述的NiCr15Fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，熔覆层几何尺寸为：熔池宽为480.8～1456.8μm，总深为143.7～491.3μm，熔池深为69.5～373.5μm，层高为24.2～75.1μm。
8.一种NiCr1 5Fe合金表面高温抗氧化涂层材料，其特征在于，所述涂层材料采用权利要求1至7任意一项所述的NiCr1 5Fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法制备而成。
9.根据权利要求8所述的NiCr1 5Fe合金表面高温抗氧化涂层材料，其特征在于，涂层材料截面包括上层、中层、下层和与基体的交界处的过渡层，涂层材料上层的成分按原子百分数计包括有27.28％Cr、31.91％Fe、19.32％Co和21.49％Ni；
10.根据权利要求9所述的NiCr15Fe合金表面高温抗氧化涂层材料，其特征在于，涂层材料上层为细晶区，涂层材料中层为等轴晶和柱状晶的混合区，涂层材料下层为柱状晶区，涂层材料与基体的交界处的过渡层生成σ相。
...【技术特征摘要】
1.一种nicr1 5fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，设定的激光熔覆工艺参数为，激光功率1900/w，扫描速度为100mm/s，送粉速度为2r/min，光斑直径为2/mm。
3.根据权利要求2所述的nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，熔覆过程中，熔覆材料采用氮气吹出。
4.根据权利要求3所述的nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，nicr15fe合金成分按质量百分比计算包括有：72.50％ni，14.10％cr，9.80％fe，0.30％mn，0.30％ti，0.35％a1，0.10％c，0.50％si以及2.05％不可避免的杂质。
5.根据权利要求4所述的nicr15fe合金表面高温抗氧化涂层材料的制备方法，其特征在于，cocrni合金粉末成分按质量百分比计算包括有：34.54％ni，34.47％co，30.55％cr以及0.44％不可避免的杂质。
6.根据权利要求4所述的nicr15fe...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴孝泉，鄢丽娟，
申请(专利权)人：广东松山职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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