修復受損鼓風機葉片的激光熔覆鎳基合金粉末及修復方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及機械設備表面再制造技術領域，更具體的設及一種運用激光烙覆技術 提升葉輪葉片表面抗沖刷腐蝕性能的儀基合金烙覆粉末的設計，屬于表面工程與再制造技 術領域。
【背景技術】
[0002] 在石油和冶金領域中，大型鼓風機是必備的動力設備之一。風機在服役期間，其主 軸、葉輪、葉片等核屯、零部件易受到Ah〇3、Si〇2等固體顆粒的沖刷及也5、5〇2、0)2、0)等化學 物質的腐蝕，使得零部件表面極易發生磨損，最終導致失效。目前，解決此問題的途徑有兩 種，其一是在制造新產品時采用2化13、0化17M4化4Nb不誘鋼等材料制備葉輪及葉片，并利 用離子滲氮技術進行表面強化處理，但效果有限，不能有效地抵抗工作環境下高強度的沖 刷腐蝕;另一種途徑是利用激光烙覆技術對已破損的機械零部件進行表面修復，同時通過 在烙覆粉末中滲雜Ni、Co、W、Mo等金屬兀素 W提局廣品表面的抗腐蝕性能，該方法能顯著提 高產品的使用壽命，同時可W減少材料損耗、降低成本，也符合國家倡導的節能環保、綠色 制造的發展理念。
[0003] 針對葉輪常用材料馬氏體不誘鋼FV520B，激光烙覆時要求烙覆粉末具有較高的硬 度，目前可適用的烙覆粉末主要有Fe基合金、Co基合金和Μ基合金。其中，Fe基合金粉末與 基體成分相近，可W顯著提高烙覆層與基體的界面結合力，但Fe基合金粉末的抗腐蝕性能 較差，難W滿足復雜工況的要求;Co基合金粉末相對于鐵基合金粉末來說，可W有效的提高 葉輪表面的抗腐蝕性能，但烙覆層的硬度明顯降低，且烙覆層表面的平整度不高;Ni基合金 粉末相對于化基和Co基兩種合金粉末來說，雖然成本最高，但抗腐蝕性能最好，且烙覆層的 硬度最高。因此，為了提高葉輪抗沖刷腐蝕性能，采用Μ基粉末最為適宜，但Μ基粉末極易 導致烙覆層產生裂紋，若能通過調整合金粉末的成分和比例W及烙覆工藝，可有望抑制烙 覆層裂紋的產生。基于此，如何設計并開發適用于葉輪抗沖刷腐蝕的激光烙覆儀基合金粉 末具有重大的研究意義和使用價值。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是針對FV520B不誘鋼葉輪葉片提供一種抗沖刷腐蝕的激光烙覆儀 基合金粉末配方。該配方WNi元素為主，并利用Fe、Cr、Mo、W、Co等元素改善基材和烙覆層材 料的相容性，使烙覆層具有較強的硬度和強度，并有效的提高烙覆層表面的耐腐蝕性能，為 軸流風機葉輪的激光烙覆修復提供一種可行的烙覆粉末。
[0005] 為達到上述目的，根據本發明的實施例提供的一種用于修復受損鼓風機葉片的激 光烙覆儀基合金粉末，其特征在于，包括下述質量百分比的原料：
[0006] Cr 12.0~18.0% ;Ni 40~47% ;W 1.0~3.0% ;Mo 2.0~4.0% ;Fe 30.0~ 40.0%;C〇 2.0~4.0%。
[0007] 相應地，本發明給出了一種利用激光烙覆儀基合金粉末修復受損鼓風機葉片的方 法，該方法包括下述步驟：
[0008] 1)對FV520B型不誘鋼受損鼓風機葉片進行烙覆前常規預處理:去油、去誘并砂紙 打磨至表面粗糖度為Ra = 0.2μπι，最后用丙酬、酒精清洗干凈；
[0009] 2)配比激光烙覆儀基合金粉末:將化、化、胖、1〇^6、(：〇按照質量比進行混合；
[0010] 3)采用數控激光烙覆機，W氣氣為保護氣，采用C〇2激光器為發射激光源，W及錐 形粉束同軸送粉方式，將步驟2)配制的混合粉體對受損鼓風機葉片進行多道搭接激光烙 覆，搭接系數為0.6，烙覆層厚度為1.0mm。
[0011] 進一步，所述步驟2)中，激光烙覆儀基合金粉末按照下述質量百分比原料配制：
[0012] Cr 12.0~18.0% ;Ni 40~47% ;W 1.0~3.0% ;Mo 2.0~4.0% ;Fe 30.0~ 40.0%;C〇 2.0~4.0%。
[0013] 進一步，所述激光烙覆的功率為2.5~3.5KW、光斑直徑為3.0~4.0mm、掃描速度為 3.0~5. Omm/s、送粉速度為 8.0~11. Og/min。
[0014] 進一步，在葉片基材上采用儀基合金粉末進行激光烙覆多道搭接，在烙覆層形成 奧氏體主相，其初性為283~298HV，室溫下沖擊功Akv為10.6~12.71，600°如^4巾為12.7~ 16.4J;電化學試驗腐蝕電位和腐蝕電流分別為-0.0468~0.172V和2.32 X 10-7~2.83 X 10 -7A/cm3;鹽霧腐蝕環境下烙覆層出現誘斑的時間為162~17化。
[0015] 進一步，采用所述激光烙覆的方式用儀基合金粉末進行搭接在稿強度沖刷腐蝕葉 片表面應用。
[0016] 本發明的有益效果如下：
[0017]本發明所設計的Ni基合金烙覆粉末Ni元素為主，并添加了化、Fe、Mo、W和Co等元 素。其中添加 Cr和Mo元素可W提高烙覆合金層的強度和硬度;添加適量Co、W元素可W提高 烙覆合金的潤濕性及耐磨性;添加 Fe元素，可W增強基材和烙覆層材料的相容性;添加 W和 Mo提高初性和耐沖蝕性，減少烙覆層多道搭接時開裂現象。實驗表明，此Μ基合金粉末形成 的烙覆層力學和防腐性能強，可顯著提升FV520B不誘鋼葉輪的抗沖刷腐蝕性能。
【具體實施方式】
[0018] 下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0019] 本發明利用激光烙覆儀基合金粉末修復受損鼓風機葉片的方法，包括下述步驟：
[0020] 1)選取FV520B型不誘鋼為基體，加工成70mm X 40mm X 10mm的試塊，試樣表面去油、 去誘，并用砂紙打磨至表面粗糖度為Ra = 0.2ym，然后用丙酬、酒精在超聲波清洗中清洗干 凈，進行烙覆前預處理；
[0021] 2)配比激光烙覆用不同成分的Μ基合金粉末:將化、化、胖、1〇^6、(：〇按照質量比進 行混合；
[0022] 激光烙覆儀基合金粉末按照下述質量百分比原料配制：
[0023] 12.0~18.0%Cr、40~47%Ni、1.0~3.0%W、2.0~4.0%Mo、30.0~40.0%Fe、2.0 ~4.0%C〇。
[0024] 3)采用HGレ化R5250多功能數控激光烙覆機，在氣氣保護氣氛下，0)2激光器為發 射激光源，采用錐形粉束同軸送粉法進行多道搭接激光烙覆，搭接系數為60%，烙覆層厚度 約為1mm。基體工藝參數為:激光功率2.化W，光斑直徑3mm，掃描速度3mm/s，送粉速度lOg/ ΓΠΓΠ ο
[0025] 4)烙覆后進行微觀結構和性能檢測。
[0026] 將烙覆后的試樣沿垂直于掃描方向線切割，烙覆層表面及橫斷面均用滲透法檢測 裂紋，微觀結構表征采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、金相顯微鏡、能譜化DAX);耐蝕 性和力學性能采用鹽霧腐蝕試驗、電化學腐蝕試驗、顯微硬度和沖擊試驗進行評價，其中， 鹽霧腐蝕試驗(時間48化)和電化學腐蝕試驗條件如表一所示。
[0027] 表一腐蝕實驗腐蝕條件 [002引
[0029] 本實施方式中的試樣選取與大型鼓風機葉片材質相同，從上試驗結果可W證明， 采用激光烙覆的方式用儀基合金粉末對鼓風機葉片進行搭接。且表一結果證明采用該方 式，其初性為283~29細V，室溫下沖擊功Akv為10.6~12.71，600°(3的44巾為12.7~16.41;電 化學試驗腐蝕電位和