權(quán)利要求書： 1.制動盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，在鐵基制動盤兩側(cè)表層銑削形成涂層空間，并對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，利用激光沖擊強化技術(shù)對熔覆層進行打孔，激光光斑直徑為0.5mm，激光器步進步長為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重的制動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)明涉及鑄鐵制動盤表層耐磨增強制造技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是在制動盤表層進行鐵基?陶瓷顆粒涂層制備的方法。背景技術(shù)[0002] 制動盤是汽車中最重要的安全部件之一。旋轉(zhuǎn)的制動盤與制動片相互摩擦產(chǎn)生制動力，從而起到減速或者停車的作用。通常，制動盤的使用壽命為五到十萬公里，如若制動盤磨損嚴重會造成預(yù)期制動距離與實際制動距離差距過大，更甚者引起交通事故的發(fā)生。更換制動盤的標準則為制動盤雙面磨損1?2mm。在汽車的使用過程中不可或缺的會造成制動盤的磨損，而磨損必然會影響其制動性能甚至危害駕駛安全。所以，提高制動盤正常制動性能與使用壽命，降低維修成本是我們目前需要關(guān)注的一個問題。

[0003] 一般來講，乘用車制動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盤較為復(fù)雜的條件下，一種耐用且性能較高的制動盤就顯得尤為重要。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)各個領(lǐng)域中應(yīng)用，且其性能尤其適用于制動盤的工作條件。但是由于陶瓷燒制工藝繁瑣，成型效率較低等問題，故而在制動盤的應(yīng)用較少。各國學(xué)者逐漸開始轉(zhuǎn)向制動盤表面改性方面，利用激光熔覆、冷噴涂等技術(shù)在制動盤表面進行陶瓷顆粒的改性工作，但由于陶瓷顆粒的電負性與潤濕性等方面較差，在熔池中十分容易發(fā)生團聚、開裂等現(xiàn)象影響表面質(zhì)量。所以，其目前進展甚微。[0004] 關(guān)于激光熔覆在制動盤中的應(yīng)用技術(shù)，可參考如下專利文獻：[0005] 中國發(fā)明公開號為CN110205520A的文獻中，公開了一種高速重載列車制動盤用陶瓷增強鈦合金材料。所述陶瓷增強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％。將上述陶瓷增強鈦合金材料應(yīng)用于高速重載列車制動盤的制動面層，可以有效提高制動盤的耐磨性和耐高溫性能，減輕列車重量、實現(xiàn)輕量化和低成本，制備出的鋁基鈦面制動盤綜合性能高。

[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)合層的強化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的復(fù)合材料制動盤在基體層與復(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。[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)合強度的技術(shù)啟示。事實上，在本技術(shù)領(lǐng)域中，通常也是采用控制激光熔覆參數(shù)的方式進行優(yōu)化耐磨層的設(shè)置的?，F(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)進行最后的燒結(jié)，以增強耐磨涂層強度的技術(shù)啟示。發(fā)明內(nèi)容[0009] 本發(fā)明針對一種在特殊工作環(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盤的制備方法進行了詳細的描述，旨在將陶瓷顆粒均勻的分布在制動盤表面制動區(qū)域，以解決陶瓷顆粒的團聚現(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] 制動盤表面激光熔覆陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，在鐵基制動盤兩側(cè)表層銑削形成涂層空間，并對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，利用激光沖擊強化技術(shù)對熔覆層進行打孔，激光光斑直徑為0.5mm，激光器步進步長為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] 進一步地，所述填充粉末進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] 進一步地，所述孔徑0.5mm，所述孔距9.5mm，所述孔深3.2mm。[0023] 進一步地，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，利用激光沖擊強化對涂層進行打孔處理，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)進行最后的燒結(jié)，以保證陶瓷顆粒增強相在涂層中呈現(xiàn)彌散分布強化制動盤性能。本發(fā)明不僅適用于制動盤增材制造，還適用于磨損嚴重的制動盤的增材再制造修復(fù)。[0027] 以下結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明的機理和積極效果做進一步地說明。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。具體實施方式[0034] 結(jié)合具體制造工藝過程對本發(fā)明進行詳細的闡述。[0035] 第一步，選擇鐵基制動盤，并先對整體鑄造的商購鐵基制動盤(或磨損嚴重的制動盤)進行車銑，即對表層進行銑削加工，預(yù)留1?2mm的涂層空間，而后對其表面進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。按照此比例進行粉末的稱量，然后將混合后的粉末進行球磨、干燥處理，使其充分混合均勻，待用待測。其中，本實施例中，混合采用機械混合方式，即利用行星式球磨機進行，該過程中，球料比為1:15，球磨6小時，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，具有較強的流動性。

[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)點在于元素成分均為常用金屬粉末價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算得出，該粉末在上述熔覆參數(shù)下，熔覆層層厚可達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，利用激光沖擊強化技術(shù)對熔覆層進行打孔，該技術(shù)措施中，光斑直徑為0.5mm，激光器步進步長為10mm，激光器功率為400w。按此打孔工藝參數(shù)進行打孔，能夠保證其在保證涂層強度的前提下，使孔的孔徑、孔深、孔距效果達到最佳，綜合測試計算后，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盤表層。同時，激光打沖擊強化技術(shù)在打孔的時，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一步的細化，這有利于進一步增強材料的結(jié)合強度，可理解為單位面積內(nèi)的激光沖擊強化孔為支撐其附近涂層材料的“加強筋”，且有利于增強涂層材料與鐵基制動盤的材料結(jié)合強度。

[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，同時在鋪設(shè)的過程中可利用電磁振動技術(shù)輔助粉末注入到孔內(nèi)。該填充粉末中的Al元素作為強化孔的填料，具有較強的散熱功能，能夠使制動盤在制動過程中的摩擦熱盡可能的散發(fā)到大氣中，降低制動盤的瞬時高溫，同時使得其在長時間制動條件下的制動性能也達到了大大提升。另外，SiC?WC作為強化孔的陶瓷顆粒增強相，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，主要是其支撐制動盤制動時制動力的主要來源，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元素的熔點為其目660℃而陶瓷顆粒的熔點為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團聚現(xiàn)象嚴重。[0045] 將兩者樣塊放在RTEC?MFT?50往復(fù)摩擦磨損試驗機中測試耐磨性，摩擦磨損試驗參數(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為1200H0.5左右，其為增強顆粒與激光沖擊強化涂層硬度，是支撐制動盤制動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盤表面，而且還可以對磨損嚴重的制動盤進行修復(fù)、改性處理，以達到更高的使用需求。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格低廉，在達到其使用目的同時大大降低了其成本。同時，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度，反而由于激光強化使得強化孔的孔壁處得到了晶粒細化，起到了實驗設(shè)定之外的積極效果，使涂層得到了矩陣式的加強結(jié)合力，最后在強化孔內(nèi)填充Al、SiC?WC陶瓷顆粒能夠增大制動盤表面硬度與摩擦系數(shù)，使得制動盤與制動片在對磨時有充分的制動力，同時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，廣泛分布在制動盤表面，其一方面作為粘結(jié)SiC?WC的粘結(jié)劑，能夠增強結(jié)合強度，同時Al的低密度能夠減輕制動盤重量，從而實現(xiàn)輕量化的目的，另一方面Al的良好的導(dǎo)熱性為制動盤散熱提供了良好的途徑。[0048] 作為上述實施方式的進一步地描述，在激光沖擊強化技術(shù)對熔覆層進行打孔的過程中，可以對上述的孔的孔徑、孔深、孔距進行適當拓展，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)明的保護范疇之內(nèi)。

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