摘要：耐高溫沖蝕熔覆層粉末屬于表面工程技術(shù)的特種材料，以前針對(duì)性地應(yīng)用在火箭炮鋼板表面，用來(lái)抵擋高溫沖蝕和海洋性大氣腐蝕。隨著時(shí)代的變遷和社會(huì)的進(jìn)步，其已經(jīng)拓展應(yīng)用在熱電廠和火電廠的熱電偶保護(hù)管等表面。本文將對(duì)比2011年和2018年耐高溫沖蝕熔覆層粉末材料及熔覆層的制備方法兩個(gè)專利，希望借此能看到技術(shù)在軍民轉(zhuǎn)化之路的端倪。

　　對(duì)性能要求降低，民用品中價(jià)格昂貴的組分含量減少

　　作為同樣一類技術(shù)，2011年的“耐高溫沖蝕熔覆層粉末材料及熔覆層的制備方法”應(yīng)用于火箭炮表面，為軍用品。粉末材料中所含粉末的重量百分比為，純鈦粉24%-32%，石墨碳粉4. 8%-8%，鉻粉24%-30 %，鉬粉5%-10%，二硼化鈦粉3%-5%，碳化鈮粉1%-3%，鎳粉為余量。以上粉末中，純鈦粉與石墨碳粉重量比在3. 8-4范圍。

　　2018年的“一種耐高溫沖蝕熔覆層粉末材料及熔覆層的制備方法”應(yīng)用于熱電偶保護(hù)管表面，為民用品。粉末材料中所含粉末的重量百分比為：鋁硅鈦合金粉末20%-30%，(其中，硅20%-25%，鈦0.5%-3% ，鋁為余量)。二硼化鉻粉末15%-25%，鎳鉻鉬碳合金粉末(鉻10%-20%，鉬3%-5%，碳1%-1.5%，鎳為余量)為余量。

　　通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)最終在平板表面形成陶瓷/金屬?gòu)?fù)合材料熔覆層中，一些價(jià)格昂貴的金屬組分含量差異非常大。軍用品中純鈦粉的含量大致上是民用品的16倍，純鉬粉的含量是民用品的近2倍。目前，純鈦粉市場(chǎng)均價(jià)是每噸5萬(wàn)多，純鉬粉市場(chǎng)均價(jià)是每噸22萬(wàn)左右。一方面，民用品的耐沖蝕、耐高溫等性能要求遠(yuǎn)不及軍用品的高：熱電偶保護(hù)套耐高溫范圍僅為1000℃-1300℃;對(duì)熱電偶保護(hù)套也去除了耐海洋性大氣腐蝕的要求;火箭炮熔覆層的壽命須更長(zhǎng)……另一方面，這些價(jià)格昂貴的金屬組分反應(yīng)形成的特殊結(jié)構(gòu)及合金化復(fù)合材料是進(jìn)一步提高抗高溫沖蝕性能的關(guān)鍵。所以，對(duì)性能要求降低，民用品中價(jià)格昂貴的組分含量減少是軍民轉(zhuǎn)化的普遍現(xiàn)象。

　　軍用轉(zhuǎn)為民用后，施工工藝極大地被簡(jiǎn)化

　　制備火箭炮鋼板表面熔覆層需要五個(gè)步驟，(1)選用波長(zhǎng)為1064nm、光纖偶合的Nd：YAG燈泵浦固體激光器，其額定輸出功率為800W。采用與光纖相連的激光工作頭做水平勻速運(yùn)動(dòng)及步進(jìn)運(yùn)動(dòng)、工件固定方法制備熔覆層，熔覆時(shí)采取激光頭吹氬氣的保護(hù)措施，以防止熔覆材料氧化;(2)將待熔覆鋼板點(diǎn)焊在網(wǎng)格形防變形支座上，并將防變形支座置于熔覆工作臺(tái)上;(3)將混合粉末裝入送粉器中，采用預(yù)撒粉法熔覆，其具體參數(shù)為：送粉量0. 7kg/h，激光器工作電流為450A、頻率為8Hz，光斑直徑3. 5mm，激光束在x軸向的掃描速度6mm/s，激光頭Y軸向的步進(jìn)長(zhǎng)度為2. 5mm;(4)單道熔覆時(shí)，所形成熔覆層厚度約為400μm。采用相鄰兩道熔覆層搭接熔覆的方法，在整個(gè)鋼板表面上制備平均厚度約為400μm的陶瓷——金屬?gòu)?fù)合材料熔覆層;(5)熔覆工藝完成后，將鋼板與防變形支座放入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力退火處理，處理溫度為550℃，保溫時(shí)間為5小時(shí)，將鋼板與防變形支座隨爐緩冷至200℃后取出，再室溫冷卻至常溫。采用機(jī)械切割方法將鋼板點(diǎn)焊點(diǎn)與防變形支座分離后得到成品耐高溫沖蝕復(fù)合鋼板。

　　而制備熱電偶保護(hù)管熔覆層只需要二個(gè)步驟。(1)將待熔覆保護(hù)管進(jìn)行表面除銹、除油處理，將待熔覆保護(hù)管固定在熔覆工作臺(tái)的卡盤上;(2)將粉末材料裝入氣動(dòng)同步送粉器的儲(chǔ)粉容器中，采用激光頭靜止、保護(hù)管相對(duì)于激光頭作螺旋運(yùn)動(dòng)、搭接熔覆的方法制備熔覆層。熔覆主要參數(shù)為：選用功率為2kW的光纖藕合輸出半導(dǎo)體激光器進(jìn)行熔覆，激光束焦點(diǎn)光斑為2.5mm，熔覆時(shí)激光器輸出功率為1.9kW、送粉器送粉量2kg/h，激光光斑與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度3cm/s。相鄰兩道熔覆層的搭接率為50%，所形成熔覆層厚度為600μm。

　　歸納總結(jié)后可以看出，軍用轉(zhuǎn)為民用后，施工工藝極大地被簡(jiǎn)化。原來(lái)需要五個(gè)步驟被簡(jiǎn)化為兩步。被省略的主要工藝流程包括：熔覆時(shí)吹氬氣防止氧化，安裝防變形支座，消除內(nèi)應(yīng)力退火處理，機(jī)械切割法將焊點(diǎn)與支座分離。對(duì)同種技術(shù)，施工工藝上的簡(jiǎn)化，歸根結(jié)底還是因?yàn)槊裼闷返募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)對(duì)于軍用品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的降低，很多保證軍用品在質(zhì)量和技術(shù)層面高精尖的步驟變得不那么重要。另外，民用品的使用環(huán)境也相對(duì)單一，不會(huì)同時(shí)面臨高溫和海洋大氣腐蝕這樣的極端挑戰(zhàn)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　耐高溫沖蝕熔覆層粉末材料及熔覆層的制備方法，以前針對(duì)性地應(yīng)用在火箭炮鋼板表面，用來(lái)抵擋高溫沖蝕和海洋性大氣腐蝕，現(xiàn)在已經(jīng)拓展應(yīng)用在熱電廠和火電廠的熱電偶保護(hù)管等表面。從同類技術(shù)的對(duì)比來(lái)看，軍用技術(shù)轉(zhuǎn)化為民用技術(shù)往往需要一定的時(shí)間，因?yàn)槊裼闷穼?duì)性能的要求降低，產(chǎn)品中貴重組分的含量會(huì)相應(yīng)的減少，并且施工工藝也被大大的簡(jiǎn)化。