專利名稱：一種復合材料制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種復合材料的制備工藝。
背景技術：
在復合材料制備領域，激光熔覆已經得到廣泛的應用，激光熔覆主要是通過在基材表面添加強化材料，然后利用高能密度的激光束使熔覆材料與基材熔合在一起，在基材表面形成基材與強化材料呈冶金結合的熔覆層，此工藝優點很多，目前受到了普遍關注。隨著電磁處理技術的發展，研究發現，選擇合適的磁場強度時，可有效的改變熔化金屬的結晶特點，使金屬晶粒有序排列，達到細化組織和提高力學性能的目的，而目前的激光熔覆工藝只是單純的在基材上進行激光熔覆，例如鋼基材的激光熔覆工藝，主要是先對基材表面進行預處理，然后將合金粉末預置在基材表面，然后開啟激光器進行激光熔覆，然而在激光熔 覆過程中，熔池附近尚未施加磁場，這樣就不能保證熔覆后的凝固合金組織晶粒取向一致、細膩均勻，而且合金層耐磨性和耐腐蝕性相對較差，很難取得優良性能的熔覆合金層。

發明內容
本發明的目的在于提供一種不僅熔覆后的凝固合金組織晶粒取向一致，細膩均勻，合金層的耐磨性和耐腐蝕性強，而且可控性強，工件的使用壽命長，工藝簡單，便于操作的復合材料制備工藝。本發明提出的一種復合材料制備工藝，主要是在金屬基材進行激光熔覆時，利用激光熔覆磁處理工藝改善熔覆層的合金組織，其技術方案如下
(1)對待熔覆工件的表面進行預處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末，粉末一般為鐵基、鎳基、鈷基自熔性合金粉末或復合粉末；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為10 201混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無結塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干;
(4)將待熔覆的工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，根據合金粉末和基材的特點，選定激光器的主要熔覆參數，其中優選的主要熔覆參數是激光功率為500W 10000W，掃描速度為lmm/s 20mm/s，搭接率為5% 90%，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理，磁場處理采用直流穩恒磁場發生器，將熔覆工件置于磁場中，根據合金粉末和基材的特點，選定磁場強度，優選的磁場強度為O. I 2T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質量，確保無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。本發明利用激光熔覆與磁處理工藝改善熔覆層的合金組織，使晶粒取向一致，且均勻細化。首先對待激光熔覆的工件表面進行預處理，然后采用預涂膠粘的結合形式將合金粉末預置在工件表面；最后開啟激光器進行激光熔覆，同時采用方向不發生改變的穩恒磁場裝置對激光熔覆熔池附近施加磁場，用此方法激光熔覆，不僅工藝簡單而且可控性強，熔覆后的凝固合金組織晶粒取向一致、細膩均勻，比單純激光熔覆不經過磁場處理工藝的合金層具有更好的耐磨性和耐腐蝕性，此工藝可獲得優良性能的熔覆合金層。


無
具體實施方式
實施例I以材質為42CrMo的工件為例，方案如下
(1)對工件的表面進行預處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末Fe50；
(3)將合金粉末Fe50與白乳膠按重量比為151混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無結塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再 晾干;
(4)將工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，根據合金粉末和基材的特點，選定激光器的主要熔覆參數，其中選定激光功率2500W、掃描速度lOmm/s、搭接率50%，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理，磁場處理采用直流穩恒磁場發生器，將熔覆工件置于磁場中，磁場強度為O. 8T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質量，確保無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。實施例2 以材質為42CrMo的工件為例，方案如下
(1)對工件的表面進行預處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末Fe55；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為201混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無結塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，根據合金粉末和基材的特點，選定激光器的主要熔覆參數，其中選定激光功率3000W、掃描速度8mm/s、搭接率50%，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理，磁場處理采用直流穩恒磁場發生器，將熔覆工件置于磁場中，磁場強度為IT ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質量，確保無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。實施例3 以材質為35CrMo的工件為例，方案如下
(1)對工件的表面進行預處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末Ni50；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為101混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無結塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，根據合金粉末和基材的特點，選定激光器的主要熔覆參數，其中選定激光功率4000W、掃描速度9mm/s、搭接率60%，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理，磁場處理采用直流穩恒磁場發生器，將熔覆工件置于磁場中，磁場強度為I. 2T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質量，確保無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
實施例4 以熔覆材質為35CrMo的工件為例，方案如下
(1)對工件的表面進行預處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末Ni45；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為101混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無結塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是 可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，根據合金粉末和基材的特點，選定激光器的主要熔覆參數，其中選定激光功率2000W、掃描速度7mm/s、搭接率50%，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理，磁場處理采用直流穩恒磁場發生器，將熔覆工件置于磁場中，磁場強度為I. 2T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質量，確保無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。實施例5 以熔覆材質為45鋼的工件為例，方案如下
(1)對工件的表面進行預處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末Fe50；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為151混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無結塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，根據合金粉末和基材的特點，選定激光器的主要熔覆參數，其中選定激光功率2000W、掃描速度8mm/s、搭接率50%，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理，磁場處理采用直流穩恒磁場發生器，將熔覆工件置于磁場中，磁場強度為I. 2T ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質量，確保無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。實施例6以熔覆材質為45鋼的工件為例，方案如下
(1)對工件的表面進行預處理，要清理掉工件表面的灰塵、油垢和銹蝕等；
(2)根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末Fe45和Ni45的I:I混合粉
末；
(3)將合金粉末與白乳膠按重量比為121混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無結塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑的材料是可以提高激光吸收率的輔助材料例如墨汁等，涂黑后再晾干；
(4)將工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，根據合金粉末和基材的特點，選定激光器的主要熔覆參數，其中選定激光功率2500W、掃描速度8mm/s、搭接率50%，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理，磁場處理采用直流穩恒磁場發生器，將熔覆工件置于磁場中，磁場強度為IT ；
(5)熔覆完成后檢查工件的表面質量，確保無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
權利要求
1.一種復合材料的制備工藝，其特征是 (1)對待熔覆工件的表面進行預處理； (2)根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末； (3)將合金粉末與白乳膠按重量比為10 201混合，攪拌均勻，攪拌后的合金粉末具有一定粘度且無結塊，然后將合金粉末均勻地粘接在待溶覆工件的表面，然后晚干，晚干后將合金粉末涂黑，涂黑后再晚干； (4)將待熔覆的工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，根據合金粉末和基材的特點，選定激光器的熔覆參數，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理，磁場處理采用直流穩恒磁場發生器，將熔覆工件置于磁場中，根據合金粉末和基材的特點，選定磁場強度； (5)熔覆完成后檢查工件的表面質量，確保無裂紋、氣孔、夾雜等缺陷。
2.根據權利要求I所述的復合材料的制備工藝，其特征是合金粉末為鐵基、鎳基、鈷基自熔性合金粉末或復合粉末。
3.根據權利要求I所述的復合材料的制備工藝，其特征是激光器的熔覆參數是激光功率為500 W 10000W，掃描速度為lmm/s 20mm/s，搭接率為5% 90%。
4.根據權利要求I所述的復合材料的制備工藝，其特征是磁場強度為O.I 2T。
全文摘要
一種復合材料的制備工藝，首先對待熔覆工件的表面進行預處理；根據工件基材的特點和工況要求，選擇合適的合金粉末；將合金粉末用白乳膠攪拌，攪拌后將合金粉末均勻地粘接在待熔覆工件的表面，然后晾干，晾干后將合金粉末涂黑，涂黑后再晾干；將待熔覆的工件固定在激光熔覆機床的工作臺上，對工件進行激光熔覆，將合金粉末熔覆在工件表面，激光熔覆的同時對熔池附近進行磁場處理。本發明與現有技術相比具有熔覆后的凝固合金組織晶粒取向一致，細膩均勻，合金層的耐磨性和耐腐蝕性強，可控性強等優點。
文檔編號C23C24/10GK102899661SQ20121032655
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者鄭麗娟, 付宇明, 劉會瑩, 王軍, 陳革新 申請人:燕山大學