本發(fā)明屬于材料加工與激光制造領(lǐng)域，涉及一種新型司太立合金及其制造方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：司太立合金一種能耐各種類型磨損和腐蝕以及高溫氧化的硬質(zhì)合金，廣泛應(yīng)用到抗高溫、耐磨、耐氣蝕和耐腐蝕等工程領(lǐng)用，對航空、汽車、高溫化工工業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻。司太立合金產(chǎn)品的主要制造工藝包括：鑄造、粉末冶金、堆焊、噴涂和激光表面熔覆等。其中鑄造和粉末冶金工藝用于制造司太立合金產(chǎn)品部件，堆焊、噴涂和激光熔覆屬于表面處理工藝，主要用于零部件產(chǎn)品工作面制造耐磨耐腐蝕涂層。司太立合金當(dāng)前已有牌號超過30種，不同牌號的合金性能差異亦很大。其中司太立6合金有中等含碳量（1wt.%）,硬度較高（hrc39~43），塑性較差，延伸率較低，鑄件室溫下一般為1%。粉末冶金工藝再進行hip處理，司太立6合金綜合性能顯著提高，但工序流程較長，hip成本較高。表面制備涂層時，噴涂工藝制造的涂層空隙率較高，涂層與基體界面結(jié)合力弱；堆焊時，氧乙炔堆焊工藝對涂層c含量控制較難，容易導(dǎo)致涂層硬度增高，且不均勻；激光熔覆工藝，可以獲得晶粒細小，組織致密，硬度均勻的涂層。但激光熔覆工藝一直以來只用用于制造司太立6涂層。激光熔覆沉積制造技術(shù)是增材制造技術(shù)中的一種，俗稱激光送粉技術(shù)。該技術(shù)是激光熔覆技術(shù)的進一步發(fā)展，以高質(zhì)量激光光源為熱源，以粉末或者絲材為原材料，在計算機控制下按照既定的形狀和規(guī)則逐層堆積累加的方法制造實體產(chǎn)品。相對于傳統(tǒng)先鑄/鍛/焊制造毛坯再機加工減材制造方式，該技術(shù)流程短，從局部鑄造到整體成形一步到位，減少大量中間工序；產(chǎn)品晶粒尺寸細小，成分均勻，組織致密，具有良好的綜合力學(xué)性能；對產(chǎn)品設(shè)計快速響應(yīng)，高度柔性，省卻了傳統(tǒng)技術(shù)中浪費在制模方面的時間；激光熱源能力密度集中，可以實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝中極難加工的w、nb、ta、ti、zr、mo等難熔、高活性金屬的加工成形；還可以實現(xiàn)多材料、梯度復(fù)合等產(chǎn)品構(gòu)件的制造。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種的新型司太立合金及其制造方法。此方法制備的司太立合金具有顯著的力學(xué)性能，并且其制造工序短，制備成本更低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。[y1]一種司太立合金，所述合金成份為，0.90≤c≤1.4wt%，26.0≤cr≤32.0wt%，3.0≤w≤6.0wt%，ni≤3.0wt%，mo≤1.0wt%，mn≤1.00wt%，si≤2.0wt%，fe≤3.0wt%，其他雜質(zhì)含量≤0.5%，余量為co；其顯微組織為柱狀樹枝晶，其二次枝晶間距為1.5~5微米。所述司太立合金的優(yōu)選技術(shù)方案為，所述合金的硬度為42hrc~47hrc；室溫抗拉強度rm≥1200mpa，屈服強度rp0.2≥799mpa，延伸率a≥3.0%，斷面收縮率z≥3.0%。所述司太立合金的優(yōu)選技術(shù)方案為，所述合金的顯微組織為柱狀樹枝晶，樹枝晶枝干寬度介于7μm~15μm之間，枝干長度介于0.3mm~1.5mm；二次枝晶尖端呈光滑的球形；相同取向的柱狀樹枝晶構(gòu)成一個晶簇，相鄰晶簇柱狀晶夾角介于10°~45°之間。所述司太立合金的優(yōu)選技術(shù)方案為，采用激光熔覆沉積制造技術(shù)進行制備。本發(fā)明還涉及此司太立合金的制備方法，采用制粉技術(shù)將成分合格的司太立合金錠制成一定規(guī)格的球形粉末；采用激光熔覆沉積制造技術(shù)按照既定的數(shù)控程序進行產(chǎn)品制造；對產(chǎn)品進行熱處理。所述司太立合金的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案為，所述司太立合金粉末的粒度為45μm~250μm，d50為100μm，d90≤200μm，空心粉率≤0.1%。所述司太立合金的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案為，所述激光熔化沉積制造技術(shù)的工藝為，激光功率為1000w~6000w，光斑大小為φ3~φ6mm，激光掃描速度為6mm/s~20mm/s，沉積效率：800g/h~1500g/h，搭接率30%~40%。所述司太立合金的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案為，所述激光熔化沉積制造技術(shù)的工藝為，激光功率2000w~3000w，光斑直徑φ3mm，激光掃描速度6mm/s~12mm/s，[y2][y3]沉積效率為700g/h~800g/h，搭接率30%~40%。所述司太立合金的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案為，所述熱處理工藝為800℃~900℃到溫入爐，保溫60min~120min，隨爐冷卻。采用上述方法制造的司太立合金，具有柱狀樹枝晶晶簇的顯微組織，柱狀枝干與二次枝晶均非常細小，二次枝晶尖端呈球形。新型司太立6鈷基合金硬度為42hrc~47hrc；室溫抗拉強度rm≥1200mpa，屈服強度rp0.2≥799mpa，延伸率a≥3.0%，斷面收縮率z≥3.0%；其室溫和高溫力學(xué)性能均高于鑄件，與經(jīng)hip處理的粉末冶金制件性能相當(dāng)，但與hip相比其制造工序更短，制備成本更低。附圖說明書圖1本發(fā)明利用激光熔覆沉積方法制造的stellite合金金相組織。具體實施例實施例1：制粉用司太立鑄錠原材料化學(xué)成分如表1所示。表1制粉用司太立6原材料化學(xué)成分（wt.%）elementsccrwmnsistandard0.9~1.426～323.0~6.0≤1.0≤2.0鑄錠實測1.0428.283.50.110.7粉末實測1.0228.124.360.0680.76elementsnimofecostandard≤3.0≤1.0≤3.0rem鑄錠實測2.220.272.11rem粉末實測2.480.232.2rem采用氣體霧化法制備粉末，粉末規(guī)格為：粒度為45μm~250μm，d50為100μm，d90≤200μm，空心粉率≤0.1%。以304不銹鋼塊為基材，進行激光熔覆沉積制造，不銹鋼基材尺寸為30mm×50mm×250mm。激光熔覆沉積制造的工藝參數(shù)為，光斑直徑φ6mm,激光功率6000w,掃描速度6mm/s，沉積效率1200g/h，搭接率30%，單道次沉積層厚為0.7mm。制造測試樣塊5塊，樣塊尺寸為：35mm×85mm×110mm。測試樣塊的熱處理工藝為，900℃保溫120min，隨爐冷卻。觀察金相并測試力學(xué)性能。圖1所示為金相照片。由圖可知其顯微組織為柱狀樹枝晶，樹枝晶枝干寬度介于7μm~15μm之間，枝干長度介于0.3mm~1.5mm；二次枝晶尖端呈光滑的球形；相同取向的柱狀樹枝晶構(gòu)成一個晶簇，相鄰晶簇柱狀晶夾角介于10°~45°之間，其二次枝晶間距為1.5~5微米。該組織成分均勻，幾乎不存在成分偏析，晶粒細小，枝晶尖端光滑，使得其力學(xué)性能相比鑄造組織顯著提高，與hip工藝性能相近。力學(xué)性能測試結(jié)果如表2所示。表2力學(xué)性能測試結(jié)果實施例2采用實施例1相同批次的粉末原材料，進行激光熔覆沉積制造。以304不銹鋼塊為基材，進行激光熔覆沉積制造實驗。不銹鋼基材尺寸：30mm×50mm×250mm。激光熔覆沉積制造的工藝參數(shù)為，光斑直徑φ6mm,激光功率4000w,掃描速度20mm/s，沉積效率1500g/h，搭接率30%,單道次沉積層厚1.0mm。制造測試樣塊5塊，樣塊尺寸為：35mm×85mm×110mm。測試樣塊的熱處理工藝為，900℃保溫60min，隨爐冷卻。觀察金相并測試力學(xué)性能。本實施例金相與圖1金相相似，顯微組織為柱狀樹枝晶，樹枝晶枝干寬度介于7μm~15μm之間，枝干長度介于0.3mm~1.5mm；二次枝晶尖端呈光滑的球形；相同取向的柱狀樹枝晶構(gòu)成一個晶簇，相鄰晶簇柱狀晶夾角介于10°~45°之間。該組織成分均勻，幾乎不存在成分偏析，晶粒細小，枝晶尖端光滑，使得其力學(xué)性能相比鑄造組織顯著提高，與hip工藝性能相近。力學(xué)性能測試結(jié)果如表3所示。表3力學(xué)性能測試結(jié)果。實施例3采用實施例1相同批次的粉末原材料，進行激光熔覆沉積制造。以304不銹鋼塊為基材，進行激光熔覆沉積制造實驗。不銹鋼基材尺寸：30mm×50mm×250mm。激光熔覆沉積制造工藝參數(shù)為，光斑直徑φ3mm,激光功率3000w,掃描速度12mm/s，沉積效率800g/h，搭接率40%，單道次沉積厚度1.0mm。制造測試樣塊5塊，樣塊尺寸為：35mm×85mm×110mm。測試樣塊的熱處理工藝為，800℃保溫120min，隨爐冷卻。觀察金相并測試力學(xué)性能。本實施例金相與圖1金相相似，顯微組織為柱狀樹枝晶，樹枝晶枝干寬度介于7μm~15μm之間，枝干長度介于0.3mm~1.5mm；二次枝晶尖端呈光滑的球形；相同取向的柱狀樹枝晶構(gòu)成一個晶簇，相鄰晶簇柱狀晶夾角介于10°~45°之間。該組織成分均勻，幾乎不存在成分偏析，晶粒細小，枝晶尖端光滑，使得其力學(xué)性能相比鑄造組織顯著提高，與hip工藝性能相近。力學(xué)性能測試結(jié)果如表4所示。表4力學(xué)性能測試結(jié)果。實施例4采用實施例1相同批次的粉末原材料，進行激光熔覆沉積制造。以304不銹鋼塊為基材，進行激光熔覆沉積制造實驗。不銹鋼基材尺寸：30mm×50mm×250mm。激光沉積制造的工藝參數(shù)：光斑直徑φ3mm,激光功率2000w,掃描速度6mm/s，沉積效率700g/h，搭接率30%，單道次沉積厚度0.7mm。制造測試樣塊5塊，樣塊尺寸為：35mm×85mm×110mm。測試樣塊的熱處理工藝為，800℃保溫60min，隨爐冷卻。觀察金相并測試力學(xué)性能。本實施例金相與圖1金相相似，顯微組織為柱狀樹枝晶，樹枝晶枝干寬度介于7μm~15μm之間，枝干長度介于0.3mm~1.5mm；二次枝晶尖端呈光滑的球形；相同取向的柱狀樹枝晶構(gòu)成一個晶簇，相鄰晶簇柱狀晶夾角介于10°~45°之間。該組織成分均勻，幾乎不存在成分偏析，晶粒細小，枝晶尖端光滑，使得其力學(xué)性能相比鑄造組織顯著提高，與hip工藝性能相近。力學(xué)性能測試結(jié)果如表5所示。表5力學(xué)性能測試結(jié)果。綜上可知，激光熔覆沉積制造的司太立合金其抗拉強度遠高于其鑄件，與其hip制件性能相當(dāng)。本發(fā)明中采用激光增材制造工藝制造的新型司太立合金，在成份保持一致的條件下，具有比其鑄件更細小的晶粒尺寸和雙層組織結(jié)構(gòu)特征，力學(xué)性能顯著提高，與其hip制件性能相當(dāng)。當(dāng)前第1頁12