一种Ni3Al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用与流程

一种ni3al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用
技术领域
1.本发明涉及激光加工材料技术领域，尤其涉及一种ni3al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用。


背景技术：

2.近年来，重载柴油机向着高机械负荷、高热负荷和低排放的方向发展，内部工作环境愈发恶劣。恶劣的工作环境对重载柴油机关键部件的表面耐磨、耐疲劳、隔热、抗氧化等性能提出了极高的要求，而现有材料结构、涂层材料体系以及涂层技术均存在较大的局限性。因此，研发新型涂层材料体系及其制备技术，提升关键部件的质量和性能，已成为国内外柴油机研制和应用单位亟需攻克的关键技术问题。
3.ni3al合金以及ni3al/碳化物复合材料被认为是理想的高温高强耐磨材料。中国专利201410822105.5提供了一种利用激光熔覆技术制备具有组织结构致密、与基体结合强度高和耐磨性好的ni3al/cr3c2复合涂层的方法，在重载大功率柴油机领域具有良好的应用前景。然而，该技术采用ni3al合金粉末与cr3c2粉末的混合物作为熔覆粉末，易出现裂纹、碳化物分布不均匀的问题，严重影响了ni3al/cr3c2复合涂层的工程应用。为了解决以上问题，公开号为cn115011843a的中国专利申请公开了一种利用激光熔覆工艺技术制备原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层的方法，在较大的熔覆工艺参数范围内，抑制熔覆裂纹的形成，促进熔覆层碳化物的均匀分布，但是，由于采用此种技术，熔覆层碳化物cr7c3比例较高(质量含量为22％～28％)，导致ni3al/cr7c3熔覆层机械加工(切削)性较差。
4.为了提高原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层的机械加工(切削)性能，减少熔覆层中碳化物比例是一个有效的方法。但是，在减少碳化物比例的同时，ni3al基合金强化层仍然保持较高的硬度和良好的耐磨性能，是一个棘手的问题。


技术实现要素：

5.鉴于以上分析，本发明旨在提供一种ni3al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用，用以解决现有的以下问题中的至少之一：提高ni3al/碳化物复合材料粉末的机械加工性能，使材料保持较高的硬度、良好的耐磨性能及界面剪切强度。
6.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
7.本发明提供了一种ni3al/碳化物复合材料粉末，以质量百分比计，化学成分为：al：9.5％～10.0％，c：1.1％～1.6％，cr：18.0％～19.5％，b：0.05％～0.07％，o≤200ppm，n≤50ppm，h≤10ppm，余量为ni；在所述ni3al/碳化物复合材料粉末中，镍当量和铝当量的原子数比为2.5～2.9，所述ni3al/碳化物复合材料粉末包含nial相，所述ni3al/碳化物复合材料粉末的碳化物结构为cr7c3，cr7c3的质量含量为13％～18％。
8.优选地，所述ni3al/碳化物复合材料粉末的粒径范围为53μm～124μm。
9.本发明还提供一种ni3al/碳化物复合材料粉末的激光熔覆方法，包括以下步骤：步骤1：采用同轴送粉方式将ni3al/碳化物复合材料粉末输送至钢铁材料表面；步骤2：利用
激光熔覆方法将所述ni3al/碳化物复合材料粉末熔覆在钢铁材料表面，形成原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层。
10.优选地，所述同轴送粉方式的同轴送粉量为10g/min～30g/min。
11.优选地，所述激光熔覆的功率为1400w～2600w，扫描速度为0.12m/min～0.60m/min。
12.优选地，所述激光熔覆方法的激光束为圆形光斑或矩形光斑。
13.另外，本发明还提供一种原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层，所述原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层通过激光熔覆方法形成在钢铁材料表面，所述ni3al基合金强化层包括ni3al相、nial相及碳化物cr7c3，所述碳化物cr7c3弥散分布在ni3al相中，所述ni3al基合金强化层的平均硬度620～680hv，磨损率≤0.8
×
10-5
mm3/(n
·
m)，与钢铁材料的结合界面的剪切强度为400～600mpa。
14.优选地，所述ni3al基合金强化层由所述激光熔覆方法制得。
15.优选地，所述钢铁材料为碳钢、合金钢、耐热不锈钢和铸铁中的一种。
16.另外，本发明还提供一种ni3al/碳化物复合材料粉末的应用，将所述ni3al/碳化物复合材料粉末用于重载柴油机的钢铁或镍基合金部件的表面改性。
17.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
18.a)在本发明中，碳化物cr7c3的含量约为13～18％，可以有效提高熔覆层的机械加工(切削)性能；同时，镍、铝当量原子比为2.5～2.9，促进nial硬质相的形成，提高熔覆层的硬度，使其保持良好的耐磨性，总体上在减少熔覆层中碳化物比例的同时，使ni3al基合金强化层能够保持较高的硬度和良好的耐磨性能，能够满足重载柴油机关键部件表面性能的需求。
19.b)在本发明中，激光熔覆技术制备原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层，cr7c3熔化后再次原位形成，能够减小cr7c3尺寸，与ni3al基相的结合更佳。ni3al基合金强化层与基体冶金结合，界面剪切强度可以达到400～600mpa。
20.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
21.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
22.图1为本发明提供的实施例1中采用真空感应熔炼-惰性气体雾化法制备的ni3al/碳化物复合材料粉末的形貌图；
23.图2为本发明提供的实施例1中激光熔覆后形成的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层的形貌图。
24.图3为本发明提供的实施例1中激光熔覆后形成的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层中的微观组织形貌图。
具体实施方式
25.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
26.本发明提供了一种ni3al/碳化物复合材料粉末，以质量百分比计，化学成分为：al：9.5％～10.0％，c：1.1％～1.6％，cr：18.0％～19.5％，b：0.05％～0.07％，o≤200ppm，n≤50ppm，h≤10ppm，余量为ni；在所述ni3al/碳化物复合材料粉末中，镍当量和铝当量的原子数比为2.5～2.9，所述ni3al/碳化物复合材料粉末包含nial相，质量含量为约2.5％-8.5％，所述ni3al/碳化物复合材料粉末的碳化物结构为cr7c3，cr7c3的质量含量为13％～18％，弥散分布在ni3al基相中。
27.具体的，本发明中，镍当量原子数的计算原则为：
[0028][0029]
铝当量原子数的计算原则为：
[0030][0031]
其中，cr
ni3al溶
为4％～10％，ni代表的是ni3al/碳化物复合材料粉末中的ni元素的质量百分比，al代表的是ni3al/碳化物复合材料粉末中的al元素的质量百分比。
[0032]
具体的，作为优选，各组分的质量百分比为：al：9.6％～9.95％，c：1.3％～1.45％，cr：18.9％～19.5％，b：0.05％～0.06％，o：40～180ppm，n：26～37ppm，h：3～4ppm，作为优选，镍当量和铝当量的原子数比为2.75～2.85，cr7c3的质量含量为15％～17％。
[0033]
需要说明的是，通常，ni3al相的镍、铝当量原子比为3，本发明通过降低镍含量、提高铝含量，从而降低镍、铝当量原子比，促进nial相的形成，使得ni3al/碳化物复合材料粉末中同时存在ni3al相及nial相。ni3al相硬度300～400hv，nial相硬度500～700hv，cr7c3型碳化物硬度超过1200hv，因而nial相的增加有助于提高激光熔覆后的熔覆层的硬度，为保持良好的耐磨性能提供基础。
[0034]
需要说明的是，当镍当量和铝当量的原子数比小于2.5时，nial相比例较大，nial相塑性较差，易导致裂纹形成。
[0035]
另外，细小弥散分布的cr7c3硬质相起到了支撑作用，将摩擦表面分离，减少摩擦副之间的直接相互作用，可提高耐磨性能。本发明提供的复合材料粉末中的cr7c3的质量含量为13％～18％，相对于公开号为cn115011843a的中国专利申请，碳化物含量的降低有助于改善ni3al基合金强化层的机械加工性能。当cr7c3的质量含量小于13％时，高硬度碳化物强化相较少，不足以有效的分离摩擦表面，导致熔覆层耐磨性能下降。
[0036]
需要说明的是，ni3al合金具有室温脆性，少量b可提高ni3al的室温延展性，抑制裂纹形成，但是b元素过量的情况下，b富集在晶界上，促进了热裂纹的形成。在本发明的复合材料粉末化学成分范围内，当b含量低于0.05％时，不能起到提高ni3al塑性的作用，而b含量高于0.07％时，熔覆层热裂纹倾向较大。本发明的b含量确定为0.05％～0.07％，不仅能够保证熔覆层ni3al基相室温延展性，而且能够抑制热裂纹的形成。
[0037]
需要说明的是，ni3al/碳化物复合材料粉末在激光熔覆过程中，o、h、n等杂质元素将参与冶金反应。对于碳化物增强ni3al基合金熔覆层，o含量过量时易出现疲劳问题，磨损
量增大；n含量过多时，易导致aln形成，裂纹倾向增大；h含量过多时，提高了熔覆层脆性。杂质元素含量限定值具有极其重要的工程价值，决定了粉末材料冶金流程工艺和经济性。本发明将所述粉末的o、n、h元素的含量限定为≤200ppm、≤50ppm和≤10ppm。
[0038]
具体的，所述ni3al/碳化物复合材料粉末的粒径范围为53μm～124μm，优选为75μm-105μm。
[0039]
需要说明的是，复合材料粉末的粒径过大，在激光熔覆时会出现未融粉末，而粒径过小，激光熔覆送粉过程中容易与送粉设备摩擦，堵塞设备。
[0040]
本发明提供的ni3al/碳化物复合材料粉末通过等离子旋转电极法或真空感应熔炼-惰性气体雾化法制备。
[0041]
需要说明的是，本发明采用的等离子旋转电极法或真空感应熔炼-惰性气体雾化法均是按照所要制备的复合材料粉末的化学组成配料，然后采用等离子旋转电极法或真空感应熔炼-惰性气体雾化法得到预合金化复合材料粉末。
[0042]
本发明还提供一种ni3al/碳化物复合材料粉末的激光熔覆方法，包括以下步骤：
[0043]
步骤1：采用同轴送粉方式将所述ni3al/碳化物复合材料粉末输送至钢铁材料表面。
[0044]
步骤2：利用激光熔覆方法将ni3al/碳化物复合材料粉末熔覆在钢铁材料表面，形成原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层。
[0045]
具体的，所述钢铁材料为碳钢、合金钢、耐热不锈钢和铸铁中的一种。
[0046]
需要说明的是，碳化物cr7c3以原位自生方式分布在ni3al基合金粉末中，能够提高cr7c3在合金粉末中的分布均匀性；在采用激光熔覆技术制备合金涂层时，cr7c3熔化后再次原位形成，能够减小cr7c3尺寸，使cr7c3在合金涂层中分布更均匀。
[0047]
具体的，同轴送粉方式的同轴送粉量为10g/min～30g/min，优选地，所述同轴送粉量为15g/min～20g/min。
[0048]
需要说明的是，送粉量较低时，基体(钢铁材料)稀释率较高，ni3al基合金强化层硬度和耐磨性能大幅下降；送粉量较高时，基体(钢铁材料)稀释率小，ni3al基合金强化层与基体冶金结合不足，同时可能会出现未熔粉末。
[0049]
具体的，所述激光熔覆的功率为1400～2600w，扫描速度为0.12～0.60m/min，激光束为圆形光斑或矩形光斑；当所述激光束为圆形光斑时，圆形光斑的直径为2～5mm；当所述激光束为矩形光斑时，矩形光斑的长度为5～20mm，宽度为1～6mm。
[0050]
优选地，所述激光熔覆的功率为1600～2200w，扫描速度为0.18～0.30m/min，当所述激光束为圆形光斑时，圆形光斑的直径为3～4mm；当所述激光束为矩形光斑时，矩形光斑的长度为5～10mm，宽度为2～3mm。
[0051]
需要说明的是，激光功率较小或扫描速度较快时，基体(钢铁材料)稀释率小，ni3al基合金强化层基体冶金结合不足，同时熔覆层可能会出现未熔粉末；激光功率较大或扫描速度较小时，基体(钢铁材料)稀释率较高，ni3al基合金强化层硬度和耐磨性能大幅下降。
[0052]
需要说明的是，光斑尺寸较小时，落在光斑尺寸内的粉末较少，能量密度高，基体(钢铁材料)稀释率较高，ni3al基合金强化层硬度和耐磨性能大幅下降；光斑尺寸较大时，落在光斑尺寸内的粉末较多，能量密度降低，基体(钢铁材料)稀释率下降，ni3al基合金强
化层基体冶金结合不足，同时熔覆层可能会出现未熔粉末。
[0053]
具体的，所述激光熔覆方法得到的ni3al基合金强化层包括ni3al相、nial相、碳化物cr7c3，所述碳化物cr7c3弥散分布在ni3al基相中，所述ni3al基合金强化层厚度超过1.2mm，优选为1.2mm-2.5mm，与钢铁材料的结合力较高(冶金结合)，界面的剪切强度为400～600mpa，具体的，例如：与42crmo钢基体材料结合界面的剪切强度500～600mpa。所述激光熔覆方法得到的ni3al基合金强化层平均硬度为620～680hv，磨损率≤0.8
×
10-5
mm3/(n
·
m)。
[0054]
本发明还提供一种ni3al/碳化物复合合金粉末的应用，用于重载柴油机的钢铁部件或镍基合金部件的表面改性。
[0055]
本发明提供的ni3al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用，碳化物的含量约为13～18％，可以有效提高熔覆层的机械加工(切削)性能；同时，镍、铝当量原子比为2.5～2.9，促进nial硬质相的形成，提高熔覆层的硬度，使其保持良好的耐磨性，总体上在减少熔覆层中碳化物比例的同时，使ni3al基合金强化层能够保持较高的硬度和良好的耐磨性能，能够满足重载柴油机关键部件表面性能的需求。
[0056]
下面来具体描述本发明的优选实施例阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
[0057]
实施例1
[0058]
真空感应熔炼-惰性气体雾化法制备的ni3al/碳化物复合材料粉末的形貌如图1所示，ni3al/碳化物合金粉末的粒径范围为53μm～124μm。
[0059]
以质量百分比计，ni3al/碳化物复合材料粉末化学成分为：al：9.80％，c：1.31％，cr：18.93％，b：0.06％，o：138ppm，n：26ppm，h：3ppm，余量为ni，镍当量和铝当量的原子数比约2.83，nial相的质量含量为约4.3％，原位自生碳化物cr7c3的质量含量约16.5％。
[0060]
采用上述ni3al/碳化物复合材料粉末在42crmo钢表面进行激光熔覆，激光功率为2000w，扫描速度0.18m/min，激光矩形光斑尺寸为5mm
×
2mm，同轴送粉量为17.5g/min，形成原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层。
[0061]
本实施例制备的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层形貌如图2及图3所示。根据图2，本实施例所得ni3al基合金强化层无裂纹，组织结构致密，而且碳化物分布均匀，根据图3，区域1所示的组织是cr7c3，区域2所示的组织是ni3al，区域3所示的组织是nial。
[0062]
本实施例的ni3al基合金强化层厚度为2.3mm，平均硬度为645hv，界面的剪切强度556mpa。在干磨擦条件下(面摩擦，对磨材料为灰铸铁)，ni3al基合金强化层磨损率为0.21
×
10-5
mm3/(n
·
m)，对磨材料灰铸铁的磨损率为0.29
×
10-5
mm3/(n
·
m)。
[0063]
实施例2
[0064]
等离子旋转电极法制备的ni3al/碳化物复合材料粉末的粒径范围为53μm～124μm。
[0065]
以质量百分比计，ni3al/碳化物复合材料粉末化学成分为：al：9.95％，c：1.45％，cr：19.45％，b：0.06％，o：40ppm，n：28ppm，h：3ppm，余量为ni，镍当量和铝当量的原子数比约2.76，nial相的质量含量为约6.0％，原位自生碳化物cr7c3的质量含量约17.0％。
[0066]
采用上述ni3al/碳化物复合材料粉末在蠕墨铸铁表面进行激光熔覆，激光功率为2200w，扫描速度0.18m/min，激光矩形光斑尺寸为5mm
×
2mm，同轴送粉量为20g/min，形成原
位自生碳化物增强ni3al基合金强化层。
[0067]
本实施例制备的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层无裂纹，而且碳化物分布均匀，ni3al基合金强化层厚度为2.5mm，平均硬度为665hv，界面的剪切强度423mpa。在干磨擦条件下(面摩擦，对磨材料为灰铸铁)，ni3al基合金强化层磨损率为0.18
×
10-5
mm3/(n
·
m)，对磨材料灰铸铁的磨损率为0.37
×
10-5
mm3/(n
·
m)。
[0068]
实施例3
[0069]
真空感应熔炼-惰性气体雾化法制备的ni3al/碳化物复合材料粉末的粒径范围为53μm～124μm。
[0070]
以质量百分比计，ni3al/碳化物复合材料粉末化学成分为：al：9.64％，c：1.19％，cr：18.79％，b：0.05％，o：172ppm，n：37ppm，h：4ppm，余量为ni，镍当量和铝当量的原子数比约2.89，nial相的质量含量为约2.8％，原位自生碳化物cr7c3的质量含量约15.0％。
[0071]
采用上述ni3al/碳化物复合材料粉末在42crmo钢表面进行激光熔覆，激光功率为1600w，扫描速度0.30m/min，激光圆形光斑直径尺寸为3mm，同轴送粉量为15g/min，形成原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层。
[0072]
本实施例制备的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层无裂纹，而且碳化物分布均匀，ni3al基合金强化层厚度为1.7mm，平均硬度为631hv，界面的剪切强度532mpa。在干磨擦条件下(面摩擦，对磨材料为灰铸铁)，ni3al基合金强化层磨损率为0.35
×
10-5
mm3/(n
·
m)，对磨材料灰铸铁的磨损率为0.48
×
10-5
mm3/(n
·
m)。
[0073]
对比例1
[0074]
真空感应熔炼-惰性气体雾化法制备的ni3al/碳化物复合材料粉末的的粒径范围为53μm～124μm。
[0075]
以质量百分比计，ni3al/碳化物复合材料粉末化学成分为：al：9.22％，c：1.35％，cr：19.01％，b：0.06％，o：146ppm，n：25ppm，h：3ppm，余量为ni，镍当量和铝当量的原子数比约3，原位自生碳化物cr7c3的质量含量约16.5％。
[0076]
采用上述ni3al/碳化物复合材料粉末在42crmo钢表面进行激光熔覆，激光功率为2000w，扫描速度0.18m/min，激光矩形光斑尺寸为5mm
×
2mm，同轴送粉量为17.5g/min，形成原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层。
[0077]
本对比例制备的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层无裂纹，而且碳化物分布均匀，ni3al基合金强化层厚度为2.3mm，平均硬度为546hv，界面的剪切强度538mpa。在干磨擦条件下(面摩擦，对磨材料为灰铸铁)，ni3al基合金强化层磨损率为1.19
×
10-5
mm3/(n
·
m)，对磨材料灰铸铁的磨损率为3.05
×
10-5
mm3/(n
·
m)。
[0078]
与实施例1相比，本对比例与实施例1的碳化物比例相同，但是镍铝原子数比为3，而并未增加nial相，虽然提高了机械加工性能，但是熔覆层硬度和耐磨性能较低。
[0079]
对比例2
[0080]
真空感应熔炼-惰性气体雾化法制备的ni3al/碳化物复合材料粉末的的粒径范围为53μm～124μm。
[0081]
以质量百分比计，ni3al/碳化物复合材料粉末化学成分为：al：8.71％，c：2.13％，cr：25.92％，b：0.05％，o：151ppm，n：32ppm，h：4ppm，余量为ni，镍当量和铝当量的原子数比约2.83，nial相的质量含量为约3.8％，原位自生碳化物cr7c3的质量含量约25％。
[0082]
采用上述ni3al/碳化物复合材料粉末在42crmo钢表面进行激光熔覆，激光功率为2000w，扫描速度0.18m/min，激光矩形光斑尺寸为5mm
×
2mm，同轴送粉量为17.5g/min，形成原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层。
[0083]
本对比例制备的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层碳化物分布均匀，厚度为2.1mm，平均硬度为729hv，界面的剪切强度517mpa，但熔覆层出现了裂纹，裂纹倾向明显上升。选取无裂纹的熔覆层区域制备摩擦磨损试样，在干磨擦条件下(面摩擦，对磨材料为灰铸铁)，激光熔覆层磨损率为0.20
×
10-5
mm3/(n
·
m)，对磨材料灰铸铁的磨损率为0.72
×
10-5
mm3/(n
·
m)。
[0084]
与实施例1对比，本对比例与实施例1的镍铝原子数比相同，但是原位自生碳化物cr7c3的质量含量约25％，虽然保持了较高的硬度和良好的耐磨性能，但是高硬度碳化物强化相比例较高，导致熔覆层机械加工(切削)性较差。
[0085]
具体的，本发明提供的实施例1-3与对比例1-2的性能如表1所示。
[0086]
表1实施例1-3与对比例1-2的性能
[0087][0088]
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种ni3al/碳化物复合材料粉末，其特征在于，以质量百分比计，化学成分为：al：9.5％～10.0％，c：1.1％～1.6％，cr：18.0％～19.5％，b：0.05％～0.07％，o≤200ppm，n≤50ppm，h≤10ppm，余量为ni；在所述ni3al/碳化物复合材料粉末中，镍当量和铝当量的原子数比为2.5～2.9，所述ni3al/碳化物复合材料粉末包含nial相，所述ni3al/碳化物复合材料粉末的碳化物结构为cr7c3，cr7c3的质量含量为13％～18％。2.根据权利要求1所述的复合材料粉末，其特征在于，所述ni3al/碳化物复合材料粉末的粒径范围为53μm～124μm。3.一种如权利要求1-2任一项所述的ni3al/碳化物复合材料粉末的激光熔覆方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用同轴送粉方式将ni3al/碳化物复合材料粉末输送至钢铁材料表面；步骤2：利用激光熔覆方法将所述ni3al/碳化物复合材料粉末熔覆在钢铁材料表面，形成原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层。4.根据权利要求3所述的激光熔覆方法，其特征在于，所述同轴送粉方式的同轴送粉量为10g/min～30g/min。5.根据权利要求3所述的激光熔覆方法，其特征在于，所述激光熔覆的功率为1400w～2600w，扫描速度为0.12m/min～0.60m/min。6.根据权利要求3所述的激光熔覆方法，其特征在于，所述激光熔覆方法的激光束为圆形光斑或矩形光斑。7.一种原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层，其特征在于，所述原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层通过激光熔覆方法形成在钢铁材料表面，所述ni3al基合金强化层包括ni3al相、nial相及碳化物cr7c3，所述碳化物cr7c3弥散分布在ni3al相中，所述ni3al基合金强化层的平均硬度620～680hv，磨损率≤0.8
×
10-5
mm3/(n
·
m)，与钢铁材料的结合界面的剪切强度为400～600mpa。8.根据权利要求7所述的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层，其特征在于，所述ni3al基合金强化层由如权利要求3-6任一项所述的激光熔覆方法制得。9.根据权利要求7所述的原位自生碳化物增强ni3al基合金强化层，其特征在于，所述钢铁材料为碳钢、合金钢、耐热不锈钢和铸铁中的一种。10.一种ni3al/碳化物复合材料粉末的应用，其特征在于，将如权利要求1-2任一项所述的ni3al/碳化物复合材料粉末用于重载柴油机的钢铁或镍基合金部件的表面改性。

技术总结
本发明涉及一种Ni3Al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用，属于激光加工材料技术领域。Ni3Al/碳化物复合材料粉末，以质量百分比计：Al：9.5％～10.0％，C：1.1％～1.6％，Cr：18.0％～19.5％，B：0.05％～0.07％，O≤200ppm，N≤50ppm，H≤10ppm，余量为Ni；镍当量和铝当量的原子数比为2.5～2.9，Ni3Al/碳化物复合材料粉末包含NiAl相，碳化物结构为Cr7C3，Cr7C3的质量含量为13％～18％。本发明有效提高了熔覆层的机械加工性能；同时，提高熔覆层的硬度，使其保持良好的耐磨性，能够满足重载柴油机关键部件表面性能的需求。柴油机关键部件表面性能的需求。柴油机关键部件表面性能的需求。


技术研发人员：赵琳 彭云 阚成玲 马成勇 朱彦洁 田志凌 蔡逸辉 李长海
受保护的技术使用者：钢铁研究总院有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/23