Hastelloy N合金表面获得高体积分数增强相的方法
【专利摘要】本发明公开Hastelloy N合金表面获得高体积分数增强相的方法，包括如下步骤：（1）将Hastelloy N合金预处理得到预处理后的Hastelloy N合金；（2）将硅粉预处理得到预处理的硅粉；（3）将预处理的硅粉均匀铺展于预处理后的Hastelloy N合金表面，采用激光熔注工艺进行激光辐照扫描得到激光熔注后的Hastelloy N合金；（4）将激光熔注后的Hastelloy N合金进行热处理，然后冷却至室温。本发明通过应用激光熔注技术在Hastelloy N合金的表面形成一层熔注层，生成Mo6Ni6C和Ni3Si，利用Mo6Ni6C和Ni3Si的混合增强作用来提高Hastelloy N合金表面的耐磨能力。
【专利说明】
Hastel 1y N合金表面获得高体积分数増强相的方法
技术领域
[0001]本发明属于合金表面处理技术领域，涉及HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，尤其涉及一种利用激光熔注工艺在Hastelloy N合金表面获得高体积分数增强相的方法。
【背景技术】
[0002]激光恪注是一种常见的用于提高材料表面耐磨能力的方法。HastelloyN合金在化工设备、航天、制药、核工业等方面应用广泛，在很多应用场所，需要提高合金表面的耐磨能力。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，它通过应用激光熔注技术在Hastelloy N合金的表面形成一层熔注层，利用硅的催化性，诱发Hastelloy N合金内的Mo、Ni与C反应生成Mo6Ni6C,同时Si与熔池内的Ni反应生成Ni3Si5Mo6Ni6C和Ni3Si两者在熔注层内的体积分数之和可达到82vol.%，利用Mo6Ni6(^PNi3Si的混合增强作用来提高Hastelloy N合金表面的耐磨能力。
[0004]所述的Hastel1yN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于包括如下步骤:
IM^Hastelloy N合金进行预处理，得到预处理后的Hastel1y N合金；
2)将硅粉进行预处理，得到预处理的硅粉；
3)将步骤2)中预处理的硅粉均匀铺展于步骤I)预处理后的HastelloyN合金表面，采用激光熔注工艺进行激光辐照扫描得到激光熔注后的Hastelloy N合金，硅粉与基体表层一起恪凝，利用娃的催化性，诱发Hastel1y N合金内的Mo、Ni与C反应生成MosNisC;在该过程中硅与熔池内的镍同步反应生成Ni3Si。熔注结束后，在Hastelloy N合金表面的熔注层内Mo6Ni6C、Ni3Si分布均匀。在合适的熔注工艺下，熔注层内Mo6Ni6C和Ni3Si两者的体积分数之和达到82vol.%;
4)将步骤3)的激光熔注后的HastelloyN合金进行热处理，然后冷却至室温，即在Hastelloy N合金表面获得增强相。
[0005]所述的HasteI 1y N合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤I)中Hastelloy N合金预处理的具体操作为:将Hastelloy N合金采用丙酮溶液进行超声波清洗，然后热风干燥。
[0006]所述的HasteI 1y N合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤2)中硅粉预处理的具体操作为:将硅粉加入体积浓度为40%?60%的硫酸溶液进行氧化清洗，再用体积浓度为5%?15%的氟化氢溶液进行清洗，接着用乙醇溶液漂洗至pH为6.5，然后氮气干燥。
[0007]所述的HasteI 1y N合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤2)中娃粉平均粒径为50μηι。
[0008]所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤3)中预处理后的娃粉均勾铺展于预处理后的Hastelloy N合金表面的铺展厚度为0.5?1mm。
[0009]所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤3)的激光福照扫描中，1=2?4A;V=150?200mm/min。
[0010]所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤4)中热处理温度为600?700°C，热处理的时间为5?10小时，用于消除熔注过程中产生的热应力。
[0011]通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在:本发明针对传统的激光熔注中的SiC、WC等增强相熔注过程中不熔化，导致最后形成的熔注层内增强相体积分数不超过40vol.%的问题，选取硅粉作为熔注时的材料，通过激光辐照扫描使之与基体表层一起恪凝，利用娃的催化性，诱发Hastel1y N合金内的Mo、Ni与C反应生成MosNisC;在该过程中硅与熔池内的Ni反应生成Ni3Si,熔注结束后，在Hastelloy N合金表面的熔注层内Mo6Ni6C、Ni3Si增强相分布均匀，并通过在合适的熔注工艺下，熔注层内Mo6Ni6C和Ni3Si两者的体积分数之和可达到82vol.%，它通过应用激光恪注技术在Hastel1y N合金的表面形成一层恪注层，利用此6祖6(3和附33；[的混合增强作用来提高!^8丨61107 N合金表面的耐磨能力。
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例3中步骤(3)激光熔注前的装配示意图；
图2为本发明实施例3中步骤(3)得到激光熔注后的Hastelloy N合金的示意图。
[0013]图中:1-硅粉末，2-Hastelloy~合金，3-106附6(:，4-附331，5-基体。
[0014]图3为Hastelloy N合金表面增强相的SEM图。
[0015]图4为耐磨性实验结果图，从图中可以看出，激光熔注后表面划痕的深度明显变小。
【具体实施方式】
[0016]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0017]实施例1
本发明提出的Hastelloy N合金表面获得高体积分数增强相的方法，包括如下步骤:
(1)将HastelloyN合金采用丙酮溶液进行超声波清洗，然后热风干燥得到预处理后的Hastelloy N合金；
(2)将平均粒径为50μηι的硅粉加入体积浓度为50%的硫酸溶液进行氧化清洗，再用体积浓度为10%的氟化氢溶液进行清洗，接着用乙醇溶液漂洗至pH为6.5，然后氮气干燥得到预处理的硅粉；
(3)将预处理的硅粉均匀铺展于预处理后的HastelloyN合金表面，其铺展厚度为0.5mm，采用激光熔注工艺进行激光辐照扫描得到激光熔注后的Hastel1y N合金，I=4A，V=150mm/miη；
(4)将激光熔注后的HastelloyN合金进行热处理，热处理的温度为700°C，热处理的时间为5h，然后冷却至室温。
[0018]实施例2
本发明提出的Hastelloy N合金表面获得高体积分数增强相的方法，包括如下步骤:
(1)将HastelloyN合金采用丙酮溶液进行超声波清洗，然后热风干燥得到预处理后的Hastelloy N合金；
(2)将平均粒径为50μηι的硅粉加入体积浓度为50%的硫酸溶液进行氧化清洗，再用体积浓度为10%的氟化氢溶液进行清洗，接着用乙醇溶液漂洗至pH为6.5，然后氮气干燥得到预处理的硅粉；
(3)将预处理的娃粉均勾铺展于预处理后的HastelloyN合金表面，其铺展厚度为1mm，采用激光熔注工艺进行激光辐照扫描得到激光熔注后的Hastelloy N合金，I=2A，V=200mm/min；
(4)将激光熔注后的HastelloyN合金进行热处理，热处理的温度为600°C，热处理的时间为I Oh，然后冷却至室温。
[0019]实施例3
本发明提出的Hastelloy N合金表面获得高体积分数增强相的方法，包括如下步骤:
(1)将50mmX50mmX 4mm的Hastel1y N合金采用丙酮溶液进行超声波清洗，然后热风干燥得到预处理后的Hastelloy N合金；
(2)将平均粒径为50μηι的硅粉加入体积浓度为50%的硫酸溶液进行氧化清洗，再用体积浓度为10%的氟化氢溶液进行清洗，接着用乙醇溶液漂洗至pH为6.5，然后氮气干燥得到预处理的硅粉；
3)将预处理的硅粉I均匀铺展于预处理后的Hastelloy N合金2表面，其铺展厚度为1_，如图1所示;接着采用激光熔注工艺进行激光辐照扫描得到激光熔注后的Hastelloy N合金，如图2所示，激光福照扫描过程中，I=3A，V=180mm/ min；
(4)将激光熔注后的Hastelloy N合金进行热处理，热处理的温度为680°C，热处理的时间为7h，然后冷却至室温。
[°02°] 实施例3步骤(4)中，娃粉末与Hastelloy N合金表层同时恪化，经过一系列反应后于熔注层内形成大量的Mo6Ni6C 3和Ni3Si 4，并均匀分布于熔注层中，通过显微组织观察发现合金表面熔注层内没有单质硅存在，硅完全与基体5反应。
[0021]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.Hastelloy N合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于包括如下步骤: IM^Hastelloy N合金进行预处理，得到预处理后的Hastel1y N合金； 2)将硅粉进行预处理，得到预处理的硅粉； 3)将步骤2)中预处理的硅粉均匀铺展于步骤I)预处理后的HastelloyN合金表面，采用激光熔注工艺进行激光辐照扫描得到激光熔注后的Hastelloy N合金； 4)将步骤3)的激光熔注后的HastelloyN合金进行热处理，然后冷却至室温，即在Hastelloy N合金表面获得增强相。2.根据权利要求1所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤I)中Hastelloy N合金预处理的具体操作为:将Hastelloy N合金采用丙酮溶液进行超声波清洗，然后热风干燥。3.根据权利要求1所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤2)中硅粉预处理的具体操作为:将硅粉加入体积浓度为40%?60%的硫酸溶液进行氧化清洗，再用体积浓度为5%?15%的氟化氢溶液进行清洗，接着用乙醇溶液漂洗至pH为6.5，然后氮气干燥。4.根据权利要求1所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤2)中硅粉平均粒径为50μπι。5.根据权利要求1所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤3)中预处理后的硅粉均匀铺展于预处理后的Hastelloy N合金表面的铺展厚度为0.5?Imm06.根据权利要求1所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤3)的激光福照扫描中，1=2?4A;V=150?200mm/min。7.根据权利要求1所述的HastelloyN合金表面获得高体积分数增强相的方法，其特征在于步骤4)中热处理温度为600?700°C，热处理的时间为5?10小时。
【文档编号】C23C24/10GK106011845SQ201610535148
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】贺艳明, 杨学顺, 杨建国, 沈寒旸, 谢浩, 王丽梅, 谢志刚, 高增梁
【申请人】浙江工业大学