一种等离子与激光复合的增材制造方法

摘要

本发明公开了一种等离子与激光复合的增材制造方法，它是按照先等离子熔覆波浪形耐磨带，之后接着激光熔覆不锈钢软质粘结带的循环次序，在耐磨带之间激光熔覆软质波浪形的粘结带，耐磨带和粘结带之间形成搭接区，最终在工作表面形成完整的强韧兼备的、软硬交错相间的波浪结构的的表面层。这样激光熔覆软质粘结带时，可以消减因等离子熔覆形成的残余应力；激光熔覆带冷却时，将残余的拉应力转移到了软质粘结带上，由于软质带的粉末与耐磨带中的非陶瓷相粉末相同，其塑性好，可以通过微量变形释放部分拉应力，同时实现与耐磨带强有力的结合，避免了耐磨带区域的脆性裂纹。

权利要求

1.一种等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，它是按照先等离子束摆动熔覆波浪形耐磨带，之后接着激光摆动熔覆不锈钢软质粘结带的循环次序，在耐磨带之间激光熔覆波浪形的不锈钢软质粘结带，耐磨带和不锈钢软质粘结带之间形成搭接区，最终在工作表面形成完整的强韧兼备的、软硬交错相间的波浪结构的表面层，其中：所述的耐磨带由304或者314不锈钢粉体粉末和陶瓷相粉末组成，其中304或者314L不锈钢粉体粉末占（20‑80）wt%，陶瓷相粉末中WC粉占（15‑70）wt%，其余TiB2或/和镍包BN粉末共占5‑10wt%；

所述的不锈钢软质粘结带选取与耐磨带一样的不锈钢粉体粉末。

2.如权利要求1所述的等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，所述的耐磨带和不锈钢软质粘结带摆动熔覆以后的宽度分别为15‑25mm和5‑10mm，硬度分别为：700‑

1100HV和180‑200HV，厚度均为1‑10mm。

3.如权利要求1所述的等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，所述的不锈钢粉体粉末粒度为40‑120μm，陶瓷相WC粉为球型粉粒度为45‑100μm，TiB2、镍包BN粉末粒度为

30‑50μm。

4.如权利要求1所述的等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，所述的TiB2用TiC、NbC、VC、Al2O3或/和ZrO2代替。

5.如权利要求1‑3任一所述的等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，具体步骤为：第一步：粉体准备

等离子束熔覆高硬度的耐磨带的粉体成分包括：304或者314L不锈钢粉体粉末和陶瓷相粉末，不锈钢粉体粉末粒度为40‑120μm，陶瓷相中WC粉末为球型粉粒度为45‑100μm，其余TiB2、镍包BN粉末粒度为30‑50μm；

激光熔覆不锈钢软质粘结带粉体成分为：304或者314L不锈钢粉体粉末，粉末粒度为

40‑120μm；

第二步：粉体称量

根据质量比配比称取耐磨带粉末，耐磨带粉末中不锈钢粉体粉末占20‑80wt%，陶瓷相粉末中WC粉占（15‑70）wt%，其余TiB2、镍包BN粉末共占5‑10wt%，之后烘干、混合，得到耐磨带混合粉末；同时称取不锈钢软质粘结带粉末；

第三步：设计等离子束熔覆和激光熔覆的运行轨迹

根据共建形状设定等离子发生器和激光器的运动轨迹为波浪形结构；

第四步：增材制造表面层

第4.1：先制备耐磨带，采用等离子束摆动熔覆，功率为6KW，束斑直径为10mm，扫描速率为5‑8 mm/s，送粉量为10‑15kg/h，摆动宽度为15‑25mm；

第4.2：在等离子束摆动熔覆之后同步激光摆动熔覆制备不锈钢软质粘结带，光纤激光器功率为3KW，光斑直径为2.8 mm，扫描速率为3‑5 mm/s，送粉量为5‑10kg/h，摆动宽度为5‑

10mm； 不锈钢软质粘结带与耐磨带之间，搭接重叠率为10%‑20%，等离子束熔覆和激光熔覆均采用氩气做保护气体；

当等离子束熔覆耐磨带、激光熔覆不锈钢软质粘结带从一端熔覆到另一端时，再快速分别移动到工件的下一个待熔覆耐磨带、不锈钢软质粘结带区域进行熔覆，以此循环，以此获得第一层增材制造的软硬交错相间波浪结构的完整的表面层；

如果需要获得超厚的高硬度表面层，在第一层的基础上再增材制造第二层、第三层，此时需要注意：上下两层的耐磨带、软质带需要错开，不能重叠；在等离子束熔覆第二层、第三层耐磨带时，增加陶瓷相WC、TiB2和/或镍包BN粉末含量，以提高硬度，并形成梯度变化，其余同第一层，以此类推，最终得到软硬交错相间的波浪结构，耐磨带和软质粘结带硬度分别为：700‑1100HV和180‑200HV，厚度为1‑10mm。

说明书

一种等离子与激光复合的增材制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属材料加工技术领域，特别是针对海洋平台、轨道交通用的铝合金、铜合金、钛合金等部件，其表面硬度低，需要通过增材制造等方式在表面进行异材复合，提高硬度、耐磨性等。但因其对激光吸收率低，制造效率低，难以在表面实现高效率高质量的增材制造，而且材料的耐磨性、强韧性难以兼顾。

背景技术

[0002] 在海洋、轨道交通、航空航新能源、冶金等领域，高强铝合金、铜合金、钛合金的应用越来越广泛。因为工况复杂、工件形状复杂，单一材料难以满足需要，因此通过焊接加工、再制造表面强化，提高材料的性能，需求越来越迫切。目前，采用激光或者等离子技术进行异材焊接、表面再制造，已经在很多领域广泛应用。然而，对于大型工件，特别是有色金属件，单一的激光束或等离子束，一是在高效率、低变形、高质量焊接或者表面再制造方面，仍然不能满足需求，二是残余应力对于运动和动力部件，特别是在腐蚀环境下，严重影响疲劳寿命。因此，采用激光和等离子复合热源，综合二者的优点，同时对焊缝及再制造表面进行应力消除，有望解决上述矛盾。比如：

[0003] 中国专利申请号202111043799.9公布了一种激光‑等离子复合切割喷嘴、切割装置和方法及应用，该申请技术方案可改善复合热源切割过程中复合能效低的问题，可以使金属板材的切割速度提高约30‑40％。

[0004] 中国专利申请号：CN202110988261.9，公布了一种耐磨耐腐蚀球体加工工艺，采用等离子熔覆技术将耐磨涂层原料包覆在氧化球体表面，然后进行激光重熔，得到耐磨球体，保证多层复合的紧密性和稳定性，有效提高球体的耐磨耐腐蚀性能。

[0005] 中国专利申请号202111374700.3公布了一种异种金属拼焊板的焊接方法，采用激光‑电弧复合熔化焊的方法实现镁合金/预置纯Ni过渡层钢的冶金连接，可以实现焊缝的高精度焊接。

[0006] 中国专利申请号202110213329.6公布了一种金属增材制造逐层激光‑超声‑等离子体复合清洗方法及装置，具有在线监测系统，反馈当前层是否有杂质和/或缺陷，若有则采用等离子体冲击、超声振动、激光重熔等方式清洗修补，否则继续下一层材料制造，直至零件生产完毕。该发明能够直接地处理零件内部微观缺陷，克服传统缺陷修复方法无法在线处理的难题，实现高精度在线缺陷处理，从而提高金属增材制造的产品质量。

[0007] 中国专利申请号202011556530.6，公布了一种激光‑等离子弧复合切割与焊接加工装置及加工方法，包括激光穿过的中心通道、气体喷嘴和布置在气体喷嘴内部的等离子喷嘴、切割电极和焊接电极等。

[0008] 中国专利申请号202011472406.1公布了一种等离子激光复合熔覆系统，减少了热输入、降低了热应力，提高了涂层成型精度和效率。

[0009] 中国专利申请号202011261540.7公布了一种激光增材与激光冲击同步复合制造方法及系统，该系统包括激光增材制造模块和激光冲击模块，在激光增材制造过程中，将激光冲击模块产生的一束聚焦的激光实时作用在熔池表面、熔池后沿糊状区和高温凝固区表面，通过等离子体诱导产生的冲击波搅拌熔池、破坏糊状区的粗大枝晶、诱导高温凝固区残余应力，从而加剧熔池对流改善温度梯度、增大糊状区的形核率、缓解高温凝固区的裂纹等缺陷。因此，通过激光增材与激光冲击同步复合的力热耦合效应，可以获得高性能金属零件的高效激光增材制造。

[0010] 中国专利申请号CN202011472389.1，公布了一种多束高能束复合处理装置，包括预热等离子炬、后热等离子炬、激光熔覆头，预热等离子炬、后热等离子炬、激光熔覆头之间通过夹持器联接，该发明通过对热等离子炬的优化设计，可以对工件进行预热，以降低熔覆过程中的温度梯度，通过对涂层进行后热处理，减缓冷却速度，以降低涂层冷却过程中的热应力，提高涂层成型质量。

[0011] 上述发明通过激光增材与等离子的复合及耦合作用，从不同程度上，可以获得高性能焊接接头、金属零件的增材制造，提高了焊接、增材制造及表面再制造的效率。但是或者因为复合技术复杂，依赖于设备，可操作性差，或者因为性能调控范围小，限制了其在疏浚、海工、高铁、核电、舰船、工程机械等领域，进行异材复合增材制造表面强化的应用，特别是铝合金、铜合金、钛合金等部件，因为材料对激光吸收率低，应用效果大大折扣，因此需要发展高效率的激光与等离子复合增材制造技术。

发明内容

[0012] 为了克服现有激光与等离子复合增材制造技术因可操作性差和性能调控范围小导致应用效果不理想的技术缺陷，本发明提供一种新的等离子与激光复合的增材制造方法，该方法通过调整材料配比并结合熔覆工艺，可以在各类金属表面增材制造横向和纵向上软硬交错相间的波浪结构的表面层。

[0013] 为达到上述目的，本发明采取的术方案是：

[0014] 一种等离子与激光复合的增材制造方法，其特征在于，它是按照先等离子摆动熔覆波浪形耐磨带，之后接着激光摆动熔覆不锈钢软质粘结带的循环次序，在耐磨带之间激光熔覆软质波浪形的粘结带，耐磨带和粘结带之间形成搭接区，最终在工作表面形成完整的强韧兼备的、软硬交错相间的波浪结构的的表面层，其中：

[0015] 所述的耐磨带由304或者314L等不锈钢粉体粉末和陶瓷相粉末组成，其中304或者314L等不锈钢粉体粉末占(20‑80)wt％，陶瓷相粉末中WC粉占(15‑70)wt％，其余TiB2或/和镍包BN等粉末共占5‑10wt％。

[0016] 所述的粘结带粉体选取与耐磨带一样的不锈钢粉体粉末。

[0017] 进一步：根据工件实际需要设计增材制造表面层，耐磨带和软质粘结带摆动熔覆以后的宽度分别为15‑25mm和5‑10mm，硬度分别为：700‑1100HV和180‑200HV，厚度均为1‑10mm。

[0018] 进一步：不锈钢粉体粉末粒度为40‑120μm，陶瓷相WC粉为球型粉粒度为45‑100μm，TiB2、镍包BN等粉末粒度为30‑50μm。

[0019] 本发明等离子与激光复合的增材制造方法的具体方案为：

[0020] 第一步：粉体准备

[0021] 等离子束熔覆高硬度的耐磨带的粉体成分包括：304或者314L等不锈钢粉和陶瓷相粉末，不锈钢粉粉末粒度为40‑120μm，陶瓷相中WC粉末为球型粉粒度为45‑100μm，其余TiB2、镍包BN等粉末粒度为30‑50μm；

[0022] 激光熔覆不锈钢软质粘结带粉体成分为：304或者314L等不锈钢粉，粉末粒度为40‑120μm；

[0023] 第二步：粉体称量

[0024] 根据质量比配比称取耐磨带粉末，耐磨带粉末中不锈钢粉体20‑80％，陶瓷相粉末中WC粉占(15‑70)wt％，其余TiB2、镍包BN等粉末共占5‑10wt％，之后烘干、混合，得到耐磨带混合粉末；同时称取粘结带粉末；

[0025] 在耐磨带粉末中，不锈钢粉起到提高耐蚀性的作用，WC粉起到提高硬度和耐磨性的作用，TiB2既提高硬度和耐磨性，又起到提高导热性和抗烧蚀的作用，而镍包BN一方面具有减摩作用，另一方面与不锈钢里面的Cr、Mo等元素原位反应形成CrN、(Cr,Mo)(C,B)等亚微米及纳米的陶瓷相，与WC和TiB2协同提高耐磨性和强韧性。根据具体需要的耐磨耐蚀、耐磨高导热抗烧蚀、耐磨减摩等性能，选择耐磨带粉末及配比。

[0026] 第三步：设计等离子束熔覆和激光熔覆的运行轨迹

[0027] 根据共建形状设定等离子发生器和激光器的运动轨迹为波浪形结构；

[0028] 第四步：增材制造表面层

[0029] 第4.1：先制备耐磨带，采用等离子束摆动熔覆，功率为6KW，束斑直径为10mm，扫描速率为5‑8mm/s，送粉量为10‑15kg/h，摆动宽度为15‑25mm；

[0030] 第4.2：在等离子束摆动熔覆之后同步激光摆动熔覆制备软质粘结带，光纤激光器功率为3KW，光斑直径为2.8mm，扫描速率为3‑5mm/s，送粉量为5‑10kg/h，摆动宽度为5‑10mm；软质粘结带与耐磨带之间，搭接重叠率为10％‑20％，等离子束熔覆和激光熔覆均采用氩气做保护气体；

[0031] 当从等离子束熔覆耐磨带、激光熔覆软质带从一端熔覆到另一端时，再快速分别移动到工件的下一个待熔覆耐磨带、软质带区域进行熔覆，以此循环，以此获得第一层增材制造的软硬交错相间波浪结构的完整的表面层；

[0032] 如果需要获得超厚的高硬度表面层，可在第一层的基础上再增材制造第二层、第三层，此时需要注意：上下两层的耐磨带、软质带需要错开，不能重叠。这样的增材制造层自上而下也是软硬交替的结构，在提高强韧性的同时，防止自上而下的贯穿裂纹，阻隔腐蚀介质的传输通道；二是根据硬度和耐磨性需要，在等离子束熔覆第二层、第三层耐磨带时，增加陶瓷相WC、TiB2、镍包BN等粉末含量，以提高硬度，并形成梯度变化，其余同第一层，以此类推，最终得到软硬交错相间的波浪结构，耐磨带和软质粘结带硬度分别为：700‑1100HV和180‑200HV，厚度为1‑10mm。

[0033] 需要说明的是：增材制造每增加一层，耐磨相中陶瓷相粉末质量含量就增加一次，但是无论怎么增加，都需要保证耐磨带粉末体系中陶瓷相粉末质量含量维持在(20‑80)％，陶瓷相粉末质量含量增加，相应的不锈钢粉末肯定是减量的。

[0034] 为了进一步提高耐磨性、抗烧蚀性能，还可以加入TiC、NbC、VC、Al2O3或/和ZrO2代替TiB2。

[0035] 下面根据机理说明本发明的优点：

[0036] 1.本发明按照先摆动熔覆耐磨带，后摆动熔覆软质粘结带次序的机理，一是激光熔覆软质粘结带时，可以消减因等离子熔覆形成的残余应力，二是在激光熔覆带冷却时，将残余的拉应力转移到了软质粘结带上，由于软质带的粉末与耐磨带中的非陶瓷相粉末相同，其塑性好，可以通过微量变形释放部分拉应力，同时实现与耐磨带强有力的结合，避免了耐磨带区域的脆性裂纹。

[0037] 2、本发明利用等离子束熔覆高硬度的耐磨带，一方面是发挥等离子束对于铝合金、铜合金、钛合金等高反材料熔覆吸收率高的特性，另一方面是等离子束柱中心温度低于激光束，可以有效保持陶瓷相的形态及含量，减少分解，保障耐磨带的成分及硬度。利用激光熔覆不锈钢软质粘结带，是发挥激光束能量密度比等离子束更高，热影响区小，组织更加细密的特性，获得软质粘结带强韧性更好。具体制备时，先是等离子束熔覆波浪形的耐磨带，之后在耐磨带之间激光熔覆软质波浪形的粘结带。在耐磨带、粘结带之间形成搭接区，最终形成完整的表面层。

[0038] 3.本发明一是可以在各类金属表面增材制造软硬交错相间的波浪结构的表面层，特别是对于铝合金、铜合金、钛合金等高反材料，制备效率高；分别采用等离子和激光熔覆制备耐磨带、粘结带，既发挥等离子的优势，减少了耐磨带中陶瓷相的分解，又发挥激光束能量密度高的优势，减少熔覆粘结带时的热影响区；二是获得的增材制造表面层，通过异材复合，实现高硬度、高耐磨、高强韧性，抗冲击性好，并且针对不同基体，可以通过调控耐磨带和软质粘结带的成分和组织，获得更加适配的耐磨性、耐蚀性；三是先进行等离子束熔覆，通过熔覆轨迹控制，制备波浪形的耐磨带，之后再进行激光熔覆，在耐磨带之间制备软质粘结带时，不仅可以通过激光加热消减因等离子熔覆形成的残余应力，而且在激光熔覆软质粘结带冷却时，将整个表面熔覆层的残余拉应力转移到了软质粘结带上，因其塑性好，可以通过微量变形释放部分拉应力，避免了耐磨带区域因为残余拉应力造成的脆性裂纹。

[0039] 4.按照本发明方法，如果需要获得超厚的高硬度表面层，可在第一层的基础上再增材制造第二层、第三层，此时需要注意：上下两层的耐磨带、软质粘结带需要错开，不能重叠，而且陶瓷相WC、TiB2、镍包BN等粉末含量是梯度增加的。这样增材制造层自上而下也是软硬交替的结构，在提高硬度、增加厚度的同时，又防止自上而下的贯穿裂纹，阻隔腐蚀介质的传输通道，提高强韧性和耐蚀性。

[0040] 本发明以上优点提高了增材制造表面层的耐磨性、抗冲击性、抗疲劳性能、耐蚀性以及抵抗腐蚀磨损力‑电耦合损伤性能，适合于疏浚铰刀、海洋平台阀体和钻杆、高铁制动盘、核电驱动钩爪、舰船螺旋桨叶片、工程机械挖斗和截齿、内燃机缸体和活塞以及军工等领域关键件的异材复合增材制造表面强化。

附图说明

[0041] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0042] 图1a和图1b分别是等离子与激光复合的增材制造软硬相间的表面层结构和剖视图。

[0043] 图2为增材制造表面层耐磨带、重叠区及软质带的硬度分布及微观组织图。

[0044] 具体实施的方式

[0045] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

[0046] 实施例一

[0047] 第一步：粉体准备

[0048] 等离子束熔覆高硬度的耐磨带的粉体成分包括：304不锈钢粉和陶瓷相粉末，304不锈钢粉粉末粒度为40μm，陶瓷相中WC粉末为球型粉粒度为45μm，其余TiB2、镍包BN粉末粒度为30‑50μm；

[0049] 激光熔覆不锈钢软质粘结带粉体成分为：304不锈钢粉，粉末粒度为40μm；

[0050] 第二步：粉体称量

[0051] 根据质量比配比称取耐磨带粉末，耐磨带粉末中不锈钢粉体占80wt％，陶瓷相粉末中WC粉占15wt％，TiB25wt％，根据具体需要的耐磨高导热性能，进行选择。之后烘干、混合，得到耐磨带混合粉末；同时称取粘结带粉末；

[0052] 第三步：设计等离子束熔覆和激光熔覆的运行轨迹

[0053] 根据共建形状设定等离子发生器和激光器的运动轨迹为波浪形结构；

[0054] 第四步：增材制造表面层(见图1a)

[0055] 第4.1：先制备耐磨带，采用等离子束摆动熔覆，功率为6KW，束斑直径为10mm，扫描速率为8mm/s，送粉量为10kg/h，摆动宽度为15mm；

[0056] 第4.2：在等离子束熔覆之后同步激光摆动熔覆制备软质粘结带，光纤激光器功率为3KW，光斑直径为2.8mm，扫描速率为5mm/s，送粉量为5kg/h，摆动宽度为5mm；软质粘结带与耐磨带之间，搭接重叠率为10％，等离子束熔覆和激光熔覆均采用氩气做保护气体；

[0057] 当从等离子束熔覆、激光熔覆从一端熔覆到另一端时，再快速分别移动到工件的下一个待熔覆耐磨带、软质粘结带区域进行熔覆，以此循环，以此获得第一层增材制造的软硬交错相间波浪结构的完整的表面层。

[0058] 获得得软硬交错相间的波浪结构的表面，耐磨带和软质粘结带硬度分别为：700HV和180HV，厚度为2mm。这种含有高耐磨、高导热抗烧蚀陶瓷相的增材制造表面层，适合于电磁发射条件下铜合金轨道、冶金领域铜合金滑板以及高铁制动盘等表面强化，寿命延长2倍以上。

[0059] 实施例二

[0060] 第一步：粉体准备

[0061] 等离子束熔覆高硬度的耐磨带的粉体成分包括：314L不锈钢粉和陶瓷相粉末，不锈钢粉粉末粒度为120μm，陶瓷相中WC粉末为球型粉粒度为100μm，其余TiB2、镍包BN等粉末粒度为30‑50μm；

[0062] 激光熔覆不锈钢软质粘结带粉体成分为：314L等不锈钢粉，粉末粒度为120μm；

[0063] 第二步：粉体称量

[0064] 根据质量比配比称取耐磨带粉末，耐磨带粉末中不锈钢粉体50％，陶瓷相粉末中WC粉占42wt％，其余TiB2占8wt％，根据具体需要的耐磨高导热抗烧蚀性能，进行选择。之后烘干、混合，得到耐磨带混合粉末；同时称取粘结带粉末；

[0065] 第三步：设计等离子束熔覆和激光熔覆的运行轨迹

[0066] 根据共建形状设定等离子发生器和激光器的运动轨迹为波浪形结构；

[0067] 第四步：增材制造表面层

[0068] 第4.1：先制备耐磨带，采用等离子束摆动熔覆，功率为6KW，束斑直径为10mm，扫描速率为6mm/s，送粉量为12kg/h，摆动宽度为25mm；

[0069] 第4.2：在等离子束熔覆之后同步激光摆动熔覆制备软质粘结带，光纤激光器功率为3KW，光斑直径为2.8mm，扫描速率为5mm/s，送粉量为8kg/h，摆动宽度为10mm；软质粘结带与耐磨带之间，搭接重叠率为20％，等离子束熔覆和激光熔覆均采用氩气做保护气体；

[0070] 当从等离子束熔覆、激光熔覆从一端熔覆到另一端时，再快速分别移动到工件的下一个待熔覆耐磨带、软质带区域进行熔覆，以此循环，以此获得第一层增材制造的软硬交错相间波浪结构的完整的表面层。

[0071] 此时耐磨带和软质粘结带硬度分别为：900HV和200HV，厚度为2mm。

[0072] 根据需要获得超厚的高硬度表面层，在第一层的基础上再增材制造第二层，此时需要注意：上下两层的耐磨带、软质粘结带需要错开，不能重叠。这样增材制造层自上而下也是软硬交替的结构，在提高强韧性的同时，防止自上而下的贯穿裂纹，阻隔腐蚀介质的传输通道；二是根据硬度和耐磨性需要，在等离子束熔覆第二层耐磨带时，耐磨带粉末中不锈钢粉体20％，陶瓷相粉末中WC粉占70wt％，TiB2粉占5wt％，镍包BN占5wt％，以提高硬度，并形成梯度变化，其余同第一层，以此类推,最终达到需要的厚度和硬度。

[0073] 获得如图1b所示的横向和纵向都软硬交错相间的波浪结构的表面，耐磨带和软质粘结带硬度分别为：1100HV和200HV，增材制造表面强化层总厚度5mm。这种含有高耐磨、减摩材料的增材制造表面层，适合于疏浚铰刀、核电驱动钩爪、舰船螺旋桨叶片、工程机械挖斗和截齿等表面强化，寿命延长2‑4倍。

[0074] 实施例三

[0075] 除了第二步：粉体称量耐磨带粉末中不锈钢粉体占70wt％，陶瓷相粉末中WC粉占20wt％，TiB2、镍包BN各占5wt％，以及第四步：增材制造表面层第4.1步先制备耐磨带，采用等离子束扫描速率为8mm/s，送粉量为10kg/h，第4.2步激光扫描速率为5mm/s，送粉量为
5kg/h，其余同实施例一。获得得软硬交错相间的波浪结构的表面，耐磨带和软质粘结带硬度分别为：750HV和180HV，增材制造表面强化层厚度1mm。这种耐蚀且含有高耐磨、高导热抗烧蚀陶瓷相以及减摩材料的增材制造表面层，适合于海洋平台铝合金和钛合金钻杆、发动机缸体和活塞等表面强化，寿命提高2倍以上。

[0076] 图2是本发明增材制造表面层耐磨带、重叠区及软质带的硬度分布及微观组织图，从图中看出，从耐磨带到重叠区再到软质带，硬度是逐渐降低的，耐磨带和软质带各自硬度均维持在一个比较平稳的状态，在耐磨带和软质带重叠的地方硬度是逐渐下降的。从微观组织图看出，虽然耐磨带和粘结带的硬度不同，但是二者微观组织均匀，没有裂纹，这说明在耐磨带之间制备软质粘结带时，不仅可以通过激光加热消减因等离子熔覆形成的残余应力，而且在激光熔覆软质粘结带冷却时，将整个表面熔覆层的残余拉应力转移到了软质粘结带上，因其塑性好，可以通过微量变形释放部分拉应力，避免了耐磨带区域因为残余拉应力造成的脆性裂纹。

[0077] 上述仅是列举的几个实施例，并不作为对保护范围的限制，尤其是陶瓷相粉末中的其它粉末，虽然实施例只列举了TiB2、镍包BN，但是为了进一步提高耐磨性、抗烧蚀性能，还可以加入TiC、NbC、VC、Al2O3、ZrO2来代替TiB2，所以任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书限定的保护范围为准。