本發(fā)明涉及離心泵，具體涉及一種耐磨離心泵葉輪及其制備方法。

背景技術：

1、離心泵廣泛應用于石油化工、制藥、食品加工等行業(yè)，通常用于輸送含固顆粒、腐蝕性介質或高溫介質的流體。作為核心部件，離心泵葉輪在長期使用過程中受到嚴重的磨損和腐蝕，其失效形式主要包括：

2、1、磨料磨損：固體顆粒在流體中隨介質高速沖刷葉輪表面，導致材料表層剝落；

3、2、腐蝕磨損：化學介質在高溫或強酸/堿條件下對材料表面造成腐蝕，削弱耐磨性；

4、3、疲勞磨損：長時間高速旋轉引起的表面裂紋擴展和材料疲勞失效。

5、傳統(tǒng)葉輪材料（如304不銹鋼和316不銹鋼）雖然具有一定的耐腐蝕性，但由于硬度較低，在高磨損或復雜腐蝕環(huán)境中難以滿足使用壽命要求。因此，如何提升葉輪表面的硬度、耐磨性和抗腐蝕性能，成為延長離心泵使用壽命的重要研究方向?，F有技術主要通過以下幾種方式提高葉輪的性能，但均存在一定局限性：

6、1、表面熱處理：如滲碳、滲氮等方法雖能提高表面硬度，但在腐蝕性介質中易失效，且加工溫度高，工件容易變形；

7、2、涂層技術：如熱噴涂和電鍍工藝能在表面形成耐磨層，但結合強度較低，易在高負荷或沖擊條件下剝落；

8、3、整體合金化材料：如鈦合金或高硬度整體材料，雖然具有優(yōu)異的耐磨性能，但成本較高且難以加工，經濟性和可行性較差。

9、以上技術方法無法兼顧高耐磨性、耐腐蝕性和經濟性的需求。近年來，激光合金化技術因其高能量密度和高加工精度，逐漸成為提高金屬表面性能的重要手段。然而，現有激光合金化技術在材料設計和工藝優(yōu)化方面仍存在以下問題：1、合金化材料選擇不足：現有激光合金化材料多以單一功能為主，缺乏硬質相和基體韌性相的協同優(yōu)化設計。2、組織均勻性差：熔池快速凝固可能導致硬質相分布不均，影響表面性能的一致性。3、工藝參數控制不穩(wěn)定：激光功率、掃描速度等參數對表面質量影響顯著，現有研究多基于經驗，缺乏系統(tǒng)化優(yōu)化。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種耐磨離心泵葉輪的制備方法，該方法通過激光合金化工藝提高了離心泵葉輪表面耐磨性和耐腐蝕性。

2、為了實現上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案：

3、一種耐磨離心泵葉輪的制備方法，所述方法包括以下步驟：

4、1）在葉輪基體表面預置合金化粉末層，所述粉末層的厚度為0.3–0.5mm；預置合金化粉末包括如下成分及質量百分比：

5、碳化鎢25-35%、碳化鈦8-15%、碳化硼3-8%；

6、鈷基合金粉末20-35%、鎳基合金粉末5-15%；

7、稀土元素3-8%；

8、潤滑相mos23-8%、al2o33-8%；

9、活性元素b1-5%、si1-5%；

10、2）采用高功率激光器對預置粉末進行掃描熔融，掃描過程中保護氣流流速為10–20l/min；

11、3）控制激光掃描功率在1.5–3kw、掃描速度在100–300mm/min、搭接率為25-35%，使合金化層與葉輪基體形成冶金結合；使所得合金化層在冷卻后形成細小枝晶組織和高硬陶瓷相。

12、作為優(yōu)選，所述預置合金化粉末包括如下成分及質量百分比：

13、碳化鎢28-32%、碳化鈦10-12%、碳化硼4-6%；

14、鈷基合金粉末25-32%、鎳基合金粉末8-12%；

15、稀土元素4-6%；

16、潤滑相mos24-6%、al2o34-6%；

17、活性元素b2-4%、si2-4%。

18、作為優(yōu)選，所述稀土元素采用y2%、ce2%、nd1%。

19、作為優(yōu)選，所述碳化鎢、碳化鈦和碳化硼的平均顆粒尺寸為1–5μm，以增強與基體材料的結合強度并細化晶粒。

20、作為優(yōu)選，所述鈷基合金粉末由以下的合金原始構成：鈷(co):40-60%，鉻(cr):25-35%，鉬(mo):5-10%，鐵(fe):2-5%，碳(c):0.5-2%，硅(si):0.5-1%，鎢(w):1-3%；鎳基合金粉末由以下的合金原始構成：鎳(ni):50-65%，鉻(cr):20-30%，鐵(fe):5-15%，鉬(mo):3-10%，鋁(al):1-2%，鈦(ti):1-2%，碳(c):0.1-0.5%，硼(b):0.1-0.3%。

21、作為優(yōu)選，所述激光熔融時采用矩形光斑，光斑寬度在8–12mm范圍內，并結合實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)以動態(tài)調節(jié)激光功率，保證合金化層厚度和組織均勻性。

22、作為優(yōu)選，通過在葉輪的高磨損區(qū)域進行二次激光掃描或多次疊層處理，形成梯度合金化層結構，使該區(qū)域獲得更高硬度和更佳韌性。

23、進一步本發(fā)明還提供了一種所述方法制備的離心泵葉輪。

24、進一步本發(fā)明還提供了制備所述離心泵葉輪的合金化粉末組合物，合金化粉末包括如下成分及質量百分比：

25、碳化鎢25-35%、碳化鈦8-15%、碳化硼3-8%；

26、鈷基合金粉末20-35%、鎳基合金粉末5-15%；

27、稀土元素3-8%；

28、潤滑相mos23-8%、al2o33-8%；

29、活性元素b1-5%、si1-5%。

30、作為優(yōu)選，鈷基合金粉末由以下的合金原始構成：鈷(co):40-60%，鉻(cr):25-35%，鉬(mo):5-10%，鐵(fe):2-5%，碳(c):0.5-2%，硅(si):0.5-1%，鎢(w):1-3%；鎳基合金粉末由以下的合金原始構成：鎳(ni):50-65%，鉻(cr):20-30%，鐵(fe):5-15%，鉬(mo):3-10%，鋁(al):1-2%，鈦(ti):1-2%，碳(c):0.1-0.5%，硼(b):0.1-0.3%。

31、本發(fā)明由于采用了上述的技術方案，通過合金化材料配方和優(yōu)化的激光合金化工藝，實現了離心泵葉輪在高磨損、高腐蝕工況下的顯著性能提升，具體技術效果如下：

32、1.?提高耐磨性：通過引入碳化鎢?(wc)、碳化鈦?(tic)?和碳化硼?(b4c)?等高硬質相顆粒，形成分布均勻的復合硬質層，顯微硬度達到?hv1000–hv1200，相比未處理葉輪，耐磨性提升?6?倍以上。進一步，激光熔融過程中硬質相顆粒與基體形成牢固的冶金結合，顯著減少硬質相剝落現象，提高耐久性。

33、2.?增強耐腐蝕性：合金化層中含有鈷基合金和鎳基合金粉末，通過高鉻含量（20–35%）提高抗氧化和耐點蝕性能；同時，鉬（mo）進一步提升合金化層在鹽水、酸堿性介質中的抗腐蝕能力。稀土元素（釔、鈰和釹）的加入不僅細化晶粒，還顯著降低晶界腐蝕的風險，使腐蝕速率降低?50%以上。

34、3.?提升高溫穩(wěn)定性：合金化層中添加的鈷?(co)、鎳?(ni)和鎢?(w)?提供了優(yōu)異的高溫強度，使葉輪能夠在高達?500℃?的高溫介質中保持結構穩(wěn)定性和耐磨性能。潤滑相硫化鉬?(mos2)?在高溫下具有低摩擦系數，可減少動態(tài)工況下的熱積累和摩擦損耗。

35、4.?顯微組織優(yōu)化：激光合金化過程形成了細小枝晶組織和均勻分布的碳化物相，有效避免了大晶粒結構導致的脆性問題。梯度分布的合金化層硬度由表層向內逐漸過渡，減小了與基體之間的熱應力差異，顯著提升抗疲勞性能。

36、綜上所述，相比整體高性能材料葉輪，本發(fā)明僅對葉輪表面進行激光合金化處理，節(jié)約了大量高性能材料的使用，成本降低?30%以上。激光合金化工藝采用實時溫控和動態(tài)功率調節(jié)技術，保證了大面積葉輪表面的合金化層質量一致性，同時加工效率較傳統(tǒng)表面熱處理提高?20%。處理后的離心泵葉輪在復雜腐蝕性介質（如鹽水、酸性或堿性流體）中運行時，其使用壽命較未處理葉輪延長?4?倍以上。在含固顆粒流體介質中的高負荷、高速運轉條件下，葉輪表面的耐磨性顯著提高，減少了因磨損而導致的頻繁更換。