一种铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法

本发明属于焊接技术领域，涉及一种铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法。

背景技术：

远洋舰船、野外战车、能源装备、重载机械的零件可能涉及成百上千种材料。这些大型装备在远洋、野外等环境下失效零部件的现场快速修复面临着可携带的修复材料种类和每种修复材料携带数量之间的矛盾。因此，十分有必要提高修复材料的集约化程度，提出了用一种材料修复多种不同成分基材受损零件的需求，降低对待修复材料种类和数目的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法，该方法能够降低对待修复材料种类和数目的需求。

为达到上述目的，本发明所述的铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法包括以下步骤：

1)对基板表面进行预处理；

2)在惰性气体的保护气氛下，在基板表面对修复粉末进行载能束增材沉积；

3)对步骤2)得到的修复粉末沉积体表面进行预处理，在预处理后的修复粉末沉积体上对混合粉末进行载能束增材沉积，完成集约化的铁基材料载能束粉末增材修复；

混合粉末由修复粉末、cr粉及ni粉混合而成，其中，混合粉末中的cr当量及ni当量与模拟的铁基材料中的cr当量及ni当量相同。

步骤1)的具体操作为：对基板表面进行打磨，再用丙酮擦拭，然后吹干。

步骤3)中对步骤2)得到的修复粉末沉积体表面进行预处理的具体过程为：对修复粉末沉积体表面进行打磨。

载能束为激光束、电子束或电弧。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法在具体操作时，基于舍夫勒图，通过修复粉末、cr粉及ni粉混合而成的混合粉料替代铁基材料，依次在基板上进行修复粉末及混合粉料的沉积，显著降低对待修复材料种类和数目的需求，加快修复粉末与多种不同成分的待修复基材修复界面的研究进程，具有灵活性及敏捷性高的特点。

附图说明

图1为基于舍夫勒图，通过修复粉末、cr粉及ni粉混合得到与混合粉末的原理图；

图2为本发明的示意图；

图3为实施例一中高强度马氏体不锈钢基粉与不同当量距离混合粉末沉积体结合界面的拉伸性能图；

图4为实施例一中高强度马氏体不锈钢基粉与混合粉末当量距离d＝2％和d＝7％时，沉积体结合界面的显微硬度分布图；

图5为实施例一中高强度马氏体不锈钢基粉与混合粉末当量距离d＝2％时界面处和d＝7％时界面处的xrd测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1及图2，本发明所述的铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法包括以下步骤：

1)对基板表面进行预处理；

2)在惰性气体的保护气氛下，在基板表面对修复粉末进行载能束增材沉积；

3)对步骤2)得到的修复粉末沉积体表面进行预处理，在预处理后的修复粉末沉积体上对混合粉末进行载能束增材沉积，完成集约化的铁基材料载能束粉末增材修复；

混合粉末由修复粉末、cr粉及ni粉混合而成，其中，混合粉末中的cr当量及ni当量与模拟的铁基材料中的cr当量及ni当量相同。

步骤1)的具体操作为：对基板表面进行打磨，再用丙酮擦拭，然后吹干。

步骤3)中对步骤2)得到的修复粉末沉积体表面进行预处理的具体过程为：对修复粉末沉积体表面进行打磨。

载能束为激光束、电子束或电弧。

实施例一

本实施例以含cr当量为18.3％，ni当量为6.4％的高强度马氏体不锈钢为修复粉末的激光能量束直接沉积增材为例。

增材过程中的操作流程如图2所示，将基板用砂纸打磨，接着用丙酮擦拭基板表面并吹干备用；

将修复粉末与纯ni粉混合匹配出与修复粉末中cr、ni当量距离为2％、7％、12％、17％、22％、30％、40％、60％的8种混合粉末备用，当量距离d定义为：

在惰性气体保护气氛下，在基板上激光增材沉积修复粉末，完成后得到修复粉末沉积体；然后对修复粉末沉积体上表面进行机械加工打磨；最后在修复粉末沉积体上增材沉积混合粉末，完成集约化载能束粉末增材修复。

根据以上步骤，得到8种基粉与混合粉的载能束增材沉积体，对其界面进行拉伸，拉伸曲线如图3所示，在d＝2％时，基粉与混合粉沉积体结合界面的抗拉强度约为1200mpa，在d＝7％时，基粉与混合粉沉积体结合界面的抗拉强度发生明显下降，且在d＝7％，d＝12％，d＝17％，d＝22％，d＝30％，d＝40％，d＝60％的条件下，基粉与混合粉沉积体结合界面的抗拉强度变化不大，在390mpa～500mpa范围内波动。选取d＝2％和d＝7％的基粉与混合粉沉积体结合界面试样进行显微硬度分布分析，显微硬度分布如图4所示，从图4中可以看出，当d＝2％时，基粉与混合粉沉积体界面的显微硬度在390hv～450hv波动；而当d＝7％时，基粉与混合粉沉积体界面的显微硬度在150hv～450hv波动，并在界面处出现较大的硬度梯度。

根据图5所示的xrd测试结果，基粉与混合粉沉积体界面的相组成随着当量距离d会发生变化，当成分从基粉向d＝7％变化时，γ峰逐渐增强，说明成分中奥氏体逐渐增多。

技术特征：

1.一种铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对基板表面进行预处理；

2)在惰性气体的保护气氛下，在基板表面对修复粉末进行载能束增材沉积；

3)对步骤2)得到的修复粉末沉积体表面进行预处理，在预处理后的修复粉末沉积体上对混合粉末进行载能束增材沉积，完成集约化的铁基材料载能束粉末增材修复；

混合粉末由修复粉末、cr粉及ni粉混合而成，其中，混合粉末中的cr当量及ni当量与模拟的铁基材料中的cr当量及ni当量相同。

2.根据权利要求1所述的铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：对基板表面进行打磨，再用丙酮擦拭，然后吹干。

3.根据权利要求1所述的铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法，其特征在于，步骤3)中对步骤2)得到的修复粉末沉积体表面进行预处理的具体过程为：对修复粉末沉积体表面进行打磨。

4.根据权利要求1所述的铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法，其特征在于，载能束为激光束、电子束或电弧。

技术总结
本发明公开了一种铁基材料载能束粉末增材修复的集约化方法，包括以下步骤：1)对基板表面进行预处理；2)在惰性气体的保护气氛下，在基板表面对修复粉末进行载能束增材沉积；3)对步骤2)得到的修复粉末沉积体表面进行预处理，在预处理后的修复粉末沉积体上对混合粉末进行载能束增材沉积，完成集约化的铁基材料载能束粉末增材修复；混合粉末由修复粉末、Cr粉及Ni粉混合而成，其中，混合粉末中的Cr当量及Ni当量与模拟的铁基材料中的Cr当量及Ni当量相同，该方法能够降低对待修复材料种类和数目的需求。

技术研发人员：张林杰;张海波;宁杰;罗锡柱
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.01.27
技术公布日：2021.06.15