用于等離子熔覆的Ni-(Ta/Zr/Hf)-Re合金粉末的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于等離子恪覆的N1-(Ta/Zr/Hf)-Re合金粉末的制備方法，屬于涂層制備技術領域。
【背景技術】
[0002]等離子熔覆是集等離子加熱熔化、熔池中物質交互作用及快速凝固成形等多學科交叉的一門新技術，此技術在表面處理方面得到較細致的研宄。能夠在廉價的基體材料上熔覆性能優異的合金粉末，可顯著改善材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性等，從而節省大量的貴重合金元素，具有廣闊的發展前景，不僅是材料科學和凝聚態物理十分感興趣的研宄對象，更是國內外相關學科研宄的熱點和前沿。
[0003]等離子熔覆的高溫熱源是經過多次壓縮的高能量密度的離子束，其填充合金為經過特殊處理的粉末狀的合金，應用在表面工程技術領域。熔覆技術包括:激光熔覆技術和等離子熔覆技術；等離子熔覆技術與激光熔覆技術相近，差別是將高溫加熱所用的激光束改成等離子束。它是建立在堆焊的基礎上，在高能量密度等離子束加熱下，基體表面薄層與根據需要加入的合金同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低且與基體材料成冶金結合的，具有一定厚度的表面涂層，從而滿足某一特殊性能要求的工藝方法。
[0004]現有采用鎳基粉末作為熔覆材料在快速成型多層熔覆條件下容易開裂，成型材料選擇正成為該技術面臨的一個主要技術瓶頸，即使加入TiC和WC等金屬陶瓷顆粒，在多層熔覆情況下依然具有較大開裂傾向。因此在現有熔覆材料基礎上開發等離子熔覆快速成型專用合金體系迫在眉睫。
【發明內容】
[0005]本發明目的是為了解決現有用于等離子熔覆的熔覆材料存在快速成型多層熔覆條件下容易開裂的問題，而提供用于等離子熔覆的N1-(Ta/Zr/Hf)-Re合金粉末的制備方法。
[0006]用于等離子恪覆的N1-(Ta/Zr/Hf)_Re合金粉末的制備方法，按以下步驟實現:
[0007]一、取鉭金屬板、鋯金屬板和鉿金屬板，分別放入熔煉爐中，在400°C下加熱至熔體過熱度為150?220°C ；
[0008]二、將步驟一中的熔體注入到水霧化系統中，通過控制水壓調節粉末粒度，制備金屬粉末，晾干，分別獲得鉭金屬粉、鋯金屬粉和鉿金屬粉；
[0009]三、將鑭粉與銫粉按任意比混合，獲得混合粉末；
[0010]四、將鎳基粉末、混合粉末與鉭金屬粉、鋯金屬粉和鉿金屬粉按照質量百分比92:2:2:2: 2進行混合，獲得合金粉末，即完成用于等離子熔覆的N1-(Ta/Zr/Hf)-Re
合金粉末的制備；
[0011]其中步驟二中熔體注入到水霧化系統后，系統參數:熔體流速為40?50g/s，高壓水從霧化器噴嘴噴出，霧化器噴嘴焦點的噴射角為20?45°，高壓水的壓力為25?80MPa，高壓水的流量為4?7m3/min。
[0012]本發明采用水霧化法制備金屬粉，生產成本低，安全性高，工藝簡單，適合大規模生產，所得金屬粉具有晶粒形狀規則、晶粒細小、成分均勻的特點；將其與鎳基粉末和稀土粉末混合后獲得了能用于等離子熔覆的N1-(Ta/Zr/Hf)-Re合金粉末，使用后制備出了性能良好的等離子熔覆涂層，且涂層使用壽命長，涂層的耐磨性及抗熱震性均高于現有填充合金所能制備出的涂層。
[0013]本發明中所得用于等離子熔覆的N1-(Ta/Zr/Hf)-Re合金粉末，制備成等離子熔覆涂層后進行性能測試，由測試結果可知，相對于鎳基粉末涂層，添加合金元素的等離子熔覆涂層表現出較好的耐磨性，熱震120次后熔覆層毫無開裂跡象或者出現細微的裂紋，熔覆層與基體的冶金結合強度高。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例中所得N1-(Ta/Zr/Hf)_Re合金粉末的掃描電鏡形貌圖；
[0015]圖2為實施例中等離子熔覆制備的鎳基合金涂層的宏觀形貌圖；
[0016]圖3為實施例中等離子熔覆制備的鎳基合金涂層的微觀掃描形貌圖；
[0017]圖4為實施例中等離子熔覆制備的鎳基合金涂層的熱震120次后熔覆層的掃描電鏡形貌圖；
[0018]圖5為實施例中等離子熔覆制備的鎳基合金涂層與鎳基粉末的熔覆層的耐沖蝕性能對比圖。
【具體實施方式】
[0019]本發明技術方案不局限于以下所列舉【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】間的任意組合。
[0020]【具體實施方式】一:本實施方式用于等離子熔覆的N1-(Ta/Zr/Hf)_Re合金粉末的制備方法，按以下步驟實現:
[0021]一、取鉭金屬板、鋯金屬板和鉿金屬板，分別放入熔煉爐中，在400°C下加熱至熔體過熱度為150?220°C ；
[0022]二、將步驟一中的熔體注入到水霧化系統中，通過控制水壓調節粉末粒度，制備金屬粉末，晾干，分別獲得鉭金屬粉、鋯金屬粉和鉿金屬粉；
[0023]三、將鑭粉與銫粉按任意比混合，獲得混合粉末；
[0024]四、將鎳基粉末、混合粉末與鉭金屬粉、鋯金屬粉和鉿金屬粉按照質量百分比92:2:2:2: 2進行混合，獲得合金粉末，即完成用于等離子熔覆的N1-(Ta/Zr/Hf)-Re
合金粉末的制備；
[0025]其中步驟二中熔體注入到水霧化系統后，系統參數:熔體流速為40?50g/s，高壓水從霧化器噴嘴噴出，霧化器噴嘴焦點的噴射角為20?45°，高壓水的壓力為25?80MPa，高壓水的流量為4?7m3/min。
[0026]本實施方式中鑭粉、銫粉和鎳基粉末均為市售產品通過購買獲得。
[0027]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是，步驟一中在400°C下加熱至熔體過熱度為190°C。其它步驟及參數與【具體實施方式】一相同。
[0028]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是，步驟二中熔體注入到水霧化系統后，系統參數:熔體流速為45g/s，高壓水從霧化器噴嘴噴出，霧化器噴嘴焦點的噴射角為30°，高壓水的壓力為50MPa，高壓水的流量為5m3/min。其它步驟及參數與【具體實施方式】一或二相同。
[0029]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是，步驟二高壓水的壓力為25?80MPa，則能夠調節粉末粒度為80?120 μ m。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0030]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是，步驟二中晾干是在烘干箱內以100?180°C進行烘干。其它步驟及參數與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0031]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至四五之一不同的是，步驟四中