科创中国

行业领域

新材料技术,高新技术改造传统产业,高端装备制造产业,新材料产业,制造业

需求背景

近年来，激光增材技术在装备制造的普及和应用越来越广泛，为国民经济建立增添了新引擎，主要应用在煤矿和钢铁、航空航天、轨道交通、军工制造等领域。激光增材制造所需的新型材料明显上升，由于应用领域不同所需的新型材料——合金粉末化学成分各有不同，如煤矿液压支架立柱表面激光增材强化所需的Fe基合金粉末，原主要依赖进口瑞典赫格纳斯进口401粉末，这种粉末是一款通用型粉末，主要成分Cr含量在18-20%，Ni含量2.5-3.0%、Mo在0.3-0.5%之间起到一定的耐磨损、耐腐蚀的作用，但对煤矿井下（C1-）超标的环境，其耐腐蚀性达不到要求，造成立柱表面生锈，对安全采煤构成威胁。冶金行业各种工作辊采用激光增材再制造维修，由于钢厂热—力—流多种耦合工况条件下需要根据各种工作辊的具体使用条件确定采用什么化学成分的新材料去修复，如钢厂大量维修的连铸连轧辊采用激光熔覆增材再制造可延长其使用寿命1.5-2倍，但采用的新材料是W基的还是Ni基的，其化学成分配比需要已成为行业迫切需要解决的技术问题。目前同行业在对钢厂各种工作辊表面维修时采用的合金粉末参差不齐，质量不稳定维修的产品很难保证钢厂的要求，造成钢厂频繁维修，影响生产作业率，增加生产成本。高品质的新材料——合金粉末配合高端的光纤激光器促进激光增材制造在国民经济引擎作用，创造良好的经济和社会效益。

需解决的主要技术难题

1、新材料——合金粉末有两个系列4个品种，分别是C06、E01两款专门针对煤矿综采液压支架立柱表面强化和激光再制造采用，其耐磨损、耐腐蚀性能比原工艺提高5倍以上。

2、另两个品种是专门针对钢厂连铸连轧伞形段辊面和硅钢炉底辊表面激光增材再制造采用的Fe基和W基粉末，这一种粉末可以形成梯度强度和硬度，底层结合性能好，中间层可熔性强，表面层硬度和韧性好，耐磨损、耐高温，延长辊面的使用寿命。

3、两个系列4种粉末应用到煤矿综采液压支架立柱表面和钢厂连铸连轧工作辊表面，对工件的使用起到耐磨损、耐腐蚀、抗冲击、抗高温的作用，延长其使用寿命，为行业降本增效提供技术条件。

期望实现的主要技术目标

新材料——合金粉末经激光熔覆后的熔覆层：

     结合强度≥470N

     硬度≥45HRC

     厚度≥0.5MM

     耐蚀性≥5000h中性盐雾试验无锈蚀

     粗糙度≤0.4μm

处理进度