權(quán)利要求書： 1.制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，在鐵基制動(dòng)盤兩側(cè)表層銑削形成涂層空間，并對(duì)表面打磨處理后待用；

配置熔覆粉末，所述熔覆粉末中，按各元素質(zhì)量份數(shù)為：C2.4%、Ni16%、Cr12%、B6%、Si5.6%、W5%、Al10%、Co15%，余量為Fe，球磨、干燥處理后待用；

配置填充粉末，所述填充粉末成分質(zhì)量份數(shù)為：Al60%、SiC?WC陶瓷顆粒40%，待用；

其特征在于，

首先，用激光熔覆技術(shù)將所述熔覆粉末熔覆在所述制動(dòng)盤表面，形成熔覆層，其熔覆工藝參數(shù)為：激光光斑直徑為2mm，激光功率為1800w，掃描速度400mm/min，送粉速度4.5L/min，熔覆層層厚1.9mm±0.15mm，熔覆完成后隨室溫冷卻；

其次，利用激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)對(duì)熔覆層進(jìn)行打孔，激光光斑直徑為0.5mm，激光器步進(jìn)步長為10mm，激光器功率為400w，激光打孔以縱橫向布置，其中，其孔徑0.5mm±0.1mm，孔距9.5mm±0.5mm，孔深3.2mm±0.4mm；

然后，將填充粉末均勻的鋪設(shè)在熔覆層表面，在鋪設(shè)的過程中利用電磁振動(dòng)技術(shù)輔助將填充粉末注入到激光打孔孔內(nèi)；

最后，將制動(dòng)盤整體放入熱壓燒結(jié)爐燒結(jié)，該熱壓燒結(jié)爐參數(shù)設(shè)置溫度為700℃、壓力為0.5Mpa，燒結(jié)后取出完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述填充粉末進(jìn)行混合球磨干燥等預(yù)處理后，過200目篩網(wǎng)，保證填充粉末粒徑小于80μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述孔徑0.5mm，所述孔距9.5mm，所述孔深3.2mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述激光熔覆技術(shù)采用LAM?400S固體光釬激光成型系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述激光打孔垂直于所述熔覆層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，該制備方法適用于磨損嚴(yán)重的制動(dòng)盤的增材再制造修復(fù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，所述涂層空間銑削厚度為1mm?2mm。

說明書： 制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 該發(fā)明涉及鑄鐵制動(dòng)盤表層耐磨增強(qiáng)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是在制動(dòng)盤表層進(jìn)行鐵基?陶瓷顆粒涂層制備的方法。背景技術(shù)[0002] 制動(dòng)盤是汽車中最重要的安全部件之一。旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)盤與制動(dòng)片相互摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力，從而起到減速或者停車的作用。通常，制動(dòng)盤的使用壽命為五到十萬公里，如若制動(dòng)盤磨損嚴(yán)重會(huì)造成預(yù)期制動(dòng)距離與實(shí)際制動(dòng)距離差距過大，更甚者引起交通事故的發(fā)生。更換制動(dòng)盤的標(biāo)準(zhǔn)則為制動(dòng)盤雙面磨損1?2mm。在汽車的使用過程中不可或缺的會(huì)造成制動(dòng)盤的磨損，而磨損必然會(huì)影響其制動(dòng)性能甚至危害駕駛安全。所以，提高制動(dòng)盤正常制動(dòng)性能與使用壽命，降低維修成本是我們目前需要關(guān)注的一個(gè)問題。

[0003] 一般來講，乘用車制動(dòng)盤多為整體鑄造成型，其鑄造材料以灰鐵為主。但灰鐵的力學(xué)性能表現(xiàn)平平，在一些特殊工況或者更換制動(dòng)盤較為復(fù)雜的條件下，一種耐用且性能較高的制動(dòng)盤就顯得尤為重要。目前，陶瓷作為一種耐磨、耐高溫等各方面性能優(yōu)異的材料開始在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用，且其性能尤其適用于制動(dòng)盤的工作條件。但是由于陶瓷燒制工藝繁瑣，成型效率較低等問題，故而在制動(dòng)盤的應(yīng)用較少。各國學(xué)者逐漸開始轉(zhuǎn)向制動(dòng)盤表面改性方面，利用激光熔覆、冷噴涂等技術(shù)在制動(dòng)盤表面進(jìn)行陶瓷顆粒的改性工作，但由于陶瓷顆粒的電負(fù)性與潤濕性等方面較差，在熔池中十分容易發(fā)生團(tuán)聚、開裂等現(xiàn)象影響表面質(zhì)量。所以，其目前進(jìn)展甚微。[0004] 關(guān)于激光熔覆在制動(dòng)盤中的應(yīng)用技術(shù)，可參考如下專利文獻(xiàn)：[0005] 中國發(fā)明公開號(hào)為CN110205520A的文獻(xiàn)中，公開了一種高速重載列車制動(dòng)盤用陶瓷增強(qiáng)鈦合金材料。所述陶瓷增強(qiáng)鈦合金材料由以下質(zhì)量百分比的合金成分組成：Al：1～8％，：1～6％，陶瓷顆粒：1～8％，Ti余量，上述所有合金成分之和為100％。將上述陶瓷增強(qiáng)鈦合金材料應(yīng)用于高速重載列車制動(dòng)盤的制動(dòng)面層，可以有效提高制動(dòng)盤的耐磨性和耐高溫性能，減輕列車重量、實(shí)現(xiàn)輕量化和低成本，制備出的鋁基鈦面制動(dòng)盤綜合性能高。

[0006] 該技術(shù)中沒有提及如何解決陶瓷顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象的技術(shù)方案。[0007] 再如，中國發(fā)明公開CN112413012A中公開的技術(shù)中，公開了一種復(fù)合材料制動(dòng)盤，本技術(shù)中，在基體層和復(fù)合層彼此結(jié)合的界面處生成過渡層，過渡層中形成有連接基體層和復(fù)合層的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的復(fù)合材料制動(dòng)盤在基體層與復(fù)合層之間以冶金結(jié)合方式生成過渡層，提高了基體層與復(fù)合層之間的結(jié)合力，減少了復(fù)合層與基體層之間在冷熱疲勞過程中開裂等失效的風(fēng)險(xiǎn)。[0008] 該技術(shù)中，提及了通過設(shè)置過渡層的方式提高耐磨層與基體的結(jié)合強(qiáng)度的技術(shù)啟示。事實(shí)上，在本技術(shù)領(lǐng)域中，通常也是采用控制激光熔覆參數(shù)的方式進(jìn)行優(yōu)化耐磨層的設(shè)置的。現(xiàn)有技術(shù)中并沒有給出在基體?陶瓷顆粒粉末填充在激光打孔孔內(nèi)，后利用熱壓燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行最后的燒結(jié)，以增強(qiáng)耐磨涂層強(qiáng)度的技術(shù)啟示。發(fā)明內(nèi)容[0009] 本發(fā)明針對(duì)一種在特殊工作環(huán)境中，要求具有較高的耐磨性能與可靠性，且使用壽命較長，制造成本適中的鐵基制動(dòng)盤的制備方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述，旨在將陶瓷顆粒均勻的分布在制動(dòng)盤表面制動(dòng)區(qū)域，以解決陶瓷顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象。[0010] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：[0011] 制動(dòng)盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，在鐵基制動(dòng)盤兩側(cè)表層銑削形成涂層空間，并對(duì)表面打磨處理后待用；[0012] 配置熔覆粉末，待用；[0013] 配置填充粉末，待用；[0014] 其特征在于，[0015] 首先，利用激光熔覆技術(shù)將所述熔覆粉末熔覆在所述制動(dòng)盤表面，形成熔覆層，其熔覆工藝參數(shù)為：光斑直徑為2mm，激光功率為1800w，掃描速度400mm/min，送粉速度4.5L/min，熔覆層層厚1.9mm±0.15mm，熔覆完成后隨室溫冷卻；[0016] 其次，利用激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)對(duì)熔覆層進(jìn)行打孔，激光光斑直徑為0.5mm，激光器步進(jìn)步長為10mm，激光器功率為400w，激光打孔以縱橫向布置，其中，其孔徑0.5mm±0.1mm，孔距9.5mm±0.5mm，孔深3.2mm±0.4mm；[0017] 然后，將填充粉末均勻的鋪設(shè)在熔覆層表面，在鋪設(shè)的過程中利用電磁振動(dòng)技術(shù)輔助將填充粉末注入到激光打孔孔內(nèi)；[0018] 最后，填充粉末填充完畢后，將制動(dòng)盤整體放入熱壓燒結(jié)爐燒結(jié)，該熱壓燒結(jié)爐參數(shù)設(shè)置溫度為700℃、壓力為0.5Mpa，燒結(jié)后取出完成。[0019] 進(jìn)一步地，所述熔覆粉末中，按各元素質(zhì)量份數(shù)為：C2.4％、Ni16％、Cr12％、B6％、Si5.6％、W5％、Al10％、Co15％，余量為Fe，球磨、干燥處理后待用。

[0020] 進(jìn)一步地，所述填充粉末成分質(zhì)量份數(shù)為：Al60％、SiC?WC陶瓷顆粒40％。[0021] 進(jìn)一步地，所述填充粉末進(jìn)行混合球磨干燥等預(yù)處理后，過200目篩網(wǎng)，保證填充粉末粒徑小于80μm。[0022] 進(jìn)一步地，所述孔徑0.5mm，所述孔距9.5mm，所述孔深3.2mm。[0023] 進(jìn)一步地，所述激光熔覆技術(shù)采用LAM?400S固體光釬激光成型系統(tǒng)。[0024] 進(jìn)一步地，所述激光打孔垂直于所述熔覆層。[0025] 本發(fā)明的有益效果是：[0026] 本發(fā)明利用激光熔覆技術(shù)在制動(dòng)盤表面熔覆一層專門配置的合金粉末，其次，利用激光沖擊強(qiáng)化對(duì)涂層進(jìn)行打孔處理，而后將金屬?陶瓷顆粒粉末填充在激光打孔孔內(nèi)，后利用熱壓燒結(jié)技術(shù)進(jìn)行最后的燒結(jié)，以保證陶瓷顆粒增強(qiáng)相在涂層中呈現(xiàn)彌散分布強(qiáng)化制動(dòng)盤性能。本發(fā)明不僅適用于制動(dòng)盤增材制造，還適用于磨損嚴(yán)重的制動(dòng)盤的增材再制造修復(fù)。[0027] 以下結(jié)合具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的機(jī)理和積極效果做進(jìn)一步地說明。附圖說明[0028] 圖1為顯微下熔覆粉末SEM形貌圖。[0029] 圖2為制動(dòng)盤表層附近切塊試樣截面熔覆層在掃描電鏡下的形貌圖。[0030] 圖3為本發(fā)明制備的涂層(a)切割樣塊在電鏡下的形貌。[0031] 圖4為傳統(tǒng)方法制備的涂層(b)切割樣塊在電鏡下的形貌。[0032] 圖5為本發(fā)明激光孔強(qiáng)化涂層與傳統(tǒng)涂層在相同條件下的磨損量。[0033] 圖6為硬度測試中距離表面不同距離與硬度的關(guān)系圖。具體實(shí)施方式[0034] 結(jié)合具體制造工藝過程對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的闡述。[0035] 第一步，選擇鐵基制動(dòng)盤，并先對(duì)整體鑄造的商購鐵基制動(dòng)盤(或磨損嚴(yán)重的制動(dòng)盤)進(jìn)行車銑，即對(duì)表層進(jìn)行銑削加工，預(yù)留1?2mm的涂層空間，而后對(duì)其表面進(jìn)行打磨處理去除表面污垢及氧化物。[0036] 第二步，配置熔覆粉末。熔覆粉末中，按各元素質(zhì)量份數(shù)為：C2.4％、Ni16％、Cr12％、B6％、Si5.6％、W5％、Al10％、Co15％，余量為Fe。按照此比例進(jìn)行粉末的稱量，然后將混合后的粉末進(jìn)行球磨、干燥處理，使其充分混合均勻，待用待測。其中，本實(shí)施例中，混合采用機(jī)械混合方式，即利用行星式球磨機(jī)進(jìn)行，該過程中，球料比為1:15，球磨6小時(shí)，其中，每球磨20min后休息10min，間歇式球磨工藝的目的是，避免球墨罐過熱使得粉末發(fā)生相變。其混合后的熔覆粉末SEM形貌圖如圖1所示。從圖1中可以看出，該球磨混合后的粉末形貌為球形與類球形粉，具有較強(qiáng)的流動(dòng)性。

[0037] 此熔覆粉末配置的目的和效果是為使得Cr、Co、W等元素生成硬質(zhì)合金，保證其硬度；使得Fe、Ni元素生成因瓦合金相(Fe0.64Ni0.36)保證其熱膨脹系數(shù)；添加Si、B作為脫氧劑保證熔池的清潔度，降低缺陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。而Al作為較好的導(dǎo)熱材料，能夠保證其具有較好的導(dǎo)熱率。將上述粉末進(jìn)行混合、球磨以及干燥處理后，封存待用。該熔覆粉末配比最大的優(yōu)點(diǎn)在于元素成分均為常用金屬粉末價(jià)格低廉且泊松比相差不大，既能夠保證其在各方面的力學(xué)性能的同時(shí)又最大程度的降低了成本。[0038] 第三步，利用激光熔覆技術(shù)在制動(dòng)盤表面熔覆上述熔覆粉末(合金粉末)，送粉方法為同軸送粉或同步送粉方式，采用的為LAM?400S固體光釬激光成型系統(tǒng)，即，在LAM?400S固體光釬激光成型系統(tǒng)中進(jìn)行涂層的制備。[0039] LAM?400S固體光釬激光成型系統(tǒng)中，其熔覆工藝參數(shù)為：光斑直徑為2mm，激光功率為1800w，掃描速度400mm/min，送粉速度4.5L/min。熔覆完成后隨室溫冷卻。根據(jù)冶金凝固理論與激光熔覆稀釋率的計(jì)算得出，該粉末在上述熔覆參數(shù)下，熔覆層層厚可達(dá)1.9mm±0.15mm。其切塊試樣截面熔覆層在掃描電鏡下的形貌圖如圖2所示。

[0040] 第四步，利用激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)對(duì)熔覆層進(jìn)行打孔，該技術(shù)措施中，光斑直徑為0.5mm，激光器步進(jìn)步長為10mm，激光器功率為400w。按此打孔工藝參數(shù)進(jìn)行打孔，能夠保證其在保證涂層強(qiáng)度的前提下，使孔的孔徑、孔深、孔距效果達(dá)到最佳，綜合測試計(jì)算后，其孔徑0.5mm，孔距9.5mm，孔深3.2mm±0.4mm，此處的孔深明顯大于熔覆層的層厚，所以，該孔深部分嵌入至鐵基制動(dòng)盤表層。同時(shí)，激光打沖擊強(qiáng)化技術(shù)在打孔的時(shí)，激光束照射材料，激光能量余熱在基體材料中散發(fā)，高能量激光束熔化涂層材料使得涂層材料中孔壁的晶粒得到進(jìn)一步的細(xì)化，這有利于進(jìn)一步增強(qiáng)材料的結(jié)合強(qiáng)度，可理解為單位面積內(nèi)的激光沖擊強(qiáng)化孔為支撐其附近涂層材料的“加強(qiáng)筋”，且有利于增強(qiáng)涂層材料與鐵基制動(dòng)盤的材料結(jié)合強(qiáng)度。

[0041] 第五步，配置填充粉末，該填充粉末成分質(zhì)量份數(shù)為：Al60％、SiC?WC陶瓷顆粒40％。將填充粉末進(jìn)行混合球磨干燥等預(yù)處理后，過200目篩網(wǎng)，保證填充粉末粒徑為80μm以下。后將填充粉末均勻的鋪設(shè)在涂層表面，同時(shí)在鋪設(shè)的過程中可利用電磁振動(dòng)技術(shù)輔助粉末注入到孔內(nèi)。該填充粉末中的Al元素作為強(qiáng)化孔的填料，具有較強(qiáng)的散熱功能，能夠使制動(dòng)盤在制動(dòng)過程中的摩擦熱盡可能的散發(fā)到大氣中，降低制動(dòng)盤的瞬時(shí)高溫，同時(shí)使得其在長時(shí)間制動(dòng)條件下的制動(dòng)性能也達(dá)到了大大提升。另外，SiC?WC作為強(qiáng)化孔的陶瓷顆粒增強(qiáng)相，具有較高的硬度與較好的耐磨性，其在具有散熱功能的同時(shí)，主要是其支撐制動(dòng)盤制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力的主要來源，也是作為其抗磨的重要組成。

[0042] 第六步，填充粉末填充完畢后，將制動(dòng)盤整體放入熱壓燒結(jié)爐中，設(shè)置溫度為700℃、壓力為0.5Mpa。由于Al元素的熔點(diǎn)為其目660℃而陶瓷顆粒的熔點(diǎn)為2000℃以上，700℃的溫度使孔中的填充粉末Al完全熔化，并將其SiC?WC顆粒包附，而后隨室溫冷卻。由于Al粉熔化后包附著SiC?WC顆粒，且同時(shí)由于燒結(jié)爐內(nèi)部壓力的作用，孔中粉末凝固后致密性則更高。[0043] 冷卻后取出該制動(dòng)盤。[0044] 性能分析：將通過上述方法制備完成的涂層(a)切割樣塊(參考圖3)與傳統(tǒng)方法制備的涂層(b)切割樣塊(參考圖4)放在電鏡下觀察，其結(jié)果明顯可見，通過本制備方法制備的涂層，其SiC?WC陶瓷團(tuán)聚現(xiàn)象明顯改善；而傳統(tǒng)方法制備的SiC涂層有著明顯的裂紋、氣孔等缺陷現(xiàn)象，且SiC?WC團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重。[0045] 將兩者樣塊放在RTEC?MFT?50往復(fù)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)中測試耐磨性，摩擦磨損試驗(yàn)參數(shù)為往復(fù)頻率：4HZ、施加載荷：120N的室溫環(huán)境下測試30min，其磨損量結(jié)果如下圖5所示。根據(jù)其磨損量圖可發(fā)現(xiàn)，其激光孔強(qiáng)化涂層具有較好的耐磨性能。[0046] 將方法制備的試樣橫截面放在402MD硬度計(jì)測試其硬度，其不用距離表面不同距離的韋氏硬度如圖6所示，試樣表面硬度最高點(diǎn)為1200H0.5左右，其為增強(qiáng)顆粒與激光沖擊強(qiáng)化涂層硬度，是支撐制動(dòng)盤制動(dòng)力和耐磨性的主要支撐相，而后涂層硬度下降到820H0.5左右，這是激光沖擊孔中鋁填料與被稀釋后的熔池凝固后的硬度，這是其支撐制動(dòng)盤散熱性的主要區(qū)域，再然后涂層呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，并逐漸達(dá)到灰鐵基體硬度。

[0047] 綜上，本發(fā)明所述內(nèi)容，不僅試用于成品制動(dòng)盤表面，而且還可以對(duì)磨損嚴(yán)重的制動(dòng)盤進(jìn)行修復(fù)、改性處理，以達(dá)到更高的使用需求。本發(fā)明所用金屬粉均為市場能夠容易采購到的金屬粉且價(jià)格低廉，在達(dá)到其使用目的同時(shí)大大降低了其成本。同時(shí)，每一種工藝制備的涂層具有不同的功能，激光熔覆涂層具有提高其整體膨脹系數(shù)、韌性以及耐磨性等的作用，而激光沖擊強(qiáng)化孔通過在涂層表面形成凹凸的表面結(jié)構(gòu)，不僅不降低其涂層強(qiáng)度，反而由于激光強(qiáng)化使得強(qiáng)化孔的孔壁處得到了晶粒細(xì)化，起到了實(shí)驗(yàn)設(shè)定之外的積極效果，使涂層得到了矩陣式的加強(qiáng)結(jié)合力，最后在強(qiáng)化孔內(nèi)填充Al、SiC?WC陶瓷顆粒能夠增大制動(dòng)盤表面硬度與摩擦系數(shù)，使得制動(dòng)盤與制動(dòng)片在對(duì)磨時(shí)有充分的制動(dòng)力，同時(shí)陶瓷顆粒相的支撐也大大提高了其耐磨性與耐高溫性。最后，Al作為填充孔的填料，廣泛分布在制動(dòng)盤表面，其一方面作為粘結(jié)SiC?WC的粘結(jié)劑，能夠增強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)Al的低密度能夠減輕制動(dòng)盤重量，從而實(shí)現(xiàn)輕量化的目的，另一方面Al的良好的導(dǎo)熱性為制動(dòng)盤散熱提供了良好的途徑。[0048] 作為上述實(shí)施方式的進(jìn)一步地描述，在激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)對(duì)熔覆層進(jìn)行打孔的過程中，可以對(duì)上述的孔的孔徑、孔深、孔距進(jìn)行適當(dāng)拓展，例如，其孔徑0.5mm±0.1mm，孔距9.5mm±0.5mm，孔深3.2mm±0.4mm，皆在本發(fā)明的保護(hù)范疇之內(nèi)。

[0049] 上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。