本發(fā)明公開了一種激光熔覆原位合成陶瓷相增強銅基熔覆層的制備方法，涉及激光增材制造技術領域，包括以下步驟：首先，對基體進行預處理；然后，采用同步送粉激光熔覆的方式，將原料按照反應方程式摩爾比例配比后進行充分混合并干燥后作為熔覆材料；最后，在氬氣的保護下，調節(jié)激光熔覆工藝參數(shù)，熔覆材料在激光束作用下原位反應生成三相陶瓷復合涂層，并且與純銅基體呈現(xiàn)良好的冶金結合。本發(fā)明激光熔覆原位合成陶瓷相增強銅基熔覆層的制備方法所制備的銅基熔覆層組織致密，無氣孔和裂紋，顯微硬度值HV_0.2600以上，在激光增材制造技術領域具有很好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種激光熔覆原位合成陶瓷相增強銅基熔覆層的制備方法；屬于激光增材制造技術領域。

背景技術

銅及其合金因具有優(yōu)異的導電性、高的導熱性及良好的塑性而日益廣泛地應用于電力、冶金、機械、航空、航天等領域。然而，在苛刻條件下工作的零部件，如連鑄結晶器、高爐風口等，要求具有低的變形量、高耐磨、低摩擦系數(shù)等，銅及其合金難以直接滿足工程要求。尤其是銅材料在無潤滑介質條件下與其他材料(如金屬)配副或自配副滑動時的摩擦系數(shù)很高，并造成嚴重的黏著磨損，使銅摩擦組件的工程應用受到很大限制。銅表面改性技術既可以保持銅本身良好的導電、導熱性。又可以通過表面改性技術來增強其表面硬度、耐磨性、耐蝕性等。

激光熔覆作為一種先進的表面改性技術，利用激光束聚焦能量極高的特點，瞬間將基材表面預置或與激光同步的粉末完全熔化，同時基材部分微熔，激光束掃描后快速凝固，形成一種新的復合材料，獲得與基材冶金結合的致密熔覆層，達到表面改性的目的。

陶瓷具有高熔點、高硬度、熱穩(wěn)定性好等特點，常作為增強相，用于制備激光熔覆金屬基復合材料。目前的熔覆材料一般由合金粉末或加入陶瓷粉末組成，存在與基體潤濕性差等問題，熔覆后存在氣孔、裂紋等缺陷，導致熔覆層出現(xiàn)力學性能不均勻、易剝落等現(xiàn)象。

因此，研究合適的激光熔覆粉末與工藝具有重大意義。高溫自蔓延反應是一種原位合成反應，利用反應物之間高的化學反應熱的自加熱和自傳導作用來合成材料。在激光作用下，誘導熔覆材料發(fā)生高溫自蔓延反應，同時高溫自蔓延反應放出大量的熱促進激光熔覆的順利進行，在表面原位生成增強相。原位自生的陶瓷增強相顆粒較為細小，與基體界面結合較好，裂紋傾向減小，是近年來發(fā)展較快的金屬基復合材料制備方法。

近年來，復相陶瓷增強金屬基復合材料,如TiB₂-TiC/Fe，TiB₂-TiC/Ni，Al₂O₃-TiB₂/Al，Al₂O₃-TiC/Fe等已有所研究，因為單相陶瓷與復相陶瓷相比，性能單一，增強金屬基復合材料有限。HfB₂作為一種超高溫陶瓷，熔點3250℃，具有優(yōu)異的物理和化學穩(wěn)定性能；HfC熔點3890℃，硬度和彈性模量都很高，而且其抗熱震性能很好，是一種理想的耐高溫候選材料；Al₂O₃熔點2054℃，具有機械強度高，絕緣電阻大，硬度高，耐磨、耐蝕及耐高溫等一系列優(yōu)良性能。

因此，利用激光熔覆技術原位合成法制備三相陶瓷熔覆層增強純銅，開發(fā)合適的激光熔覆粉末與工藝就成為該技術領域急需解決的技術難題。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的關鍵技術問題是：針對現(xiàn)有純銅表面強化存在的不足，如：存在污染，硬度、耐磨性、耐熱沖蝕性的提高不足以滿足要求，界面結合不好等，提出一種激光熔覆原位合成陶瓷相增強銅基熔覆層的制備方法，來解決純銅表面強化問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種激光熔覆原位合成陶瓷相增強銅基熔覆層的制備方法，其步驟如下：

(1)基體預處理