本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層及激光直接沉積制備方法。

背景技術(shù)：

鉬鎳合金具有良好的高溫耐磨性能，是制備高溫摩擦零件的重要材料之一。激光直接沉積成形技術(shù)(3D打印)是制備高耐磨零件及其功能涂層的先進(jìn)技術(shù)之一，與傳統(tǒng)的減材加工工藝不同，激光直接沉積金屬成形技術(shù)利用激光高能量性將所要沉積的金屬粉末及金屬基體表面熔化，待冷卻后在金屬基體上形成冶金結(jié)合涂層或者沉積成形零件的生產(chǎn)過程。該技術(shù)具有快速、無模具、近凈成形的特點(diǎn)，而且沉積出的零件性能高、綜合性能好、組織致密性好。而且針對高速列車剎車盤、核電應(yīng)急柴油機(jī)軸、鉬頂頭等不同工況的表面高溫疲勞摩擦零件，可以通過材料成分復(fù)合設(shè)計(jì)、成分梯度變化、原位陶瓷顆粒增強(qiáng)等技術(shù)路線，在鋼鐵零件表面制備出具有界面冶金結(jié)合高溫耐磨功能的涂層，或者直接打印出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成形零件，從而制備具有高耐磨、耐高溫的機(jī)械摩擦關(guān)鍵部件及其功能涂層具有廣泛的應(yīng)用前景。

在激光直接沉積過程中，高能量的激光束作用到金屬基體時，熱能未能向材料表面深處傳輸，這使得材料表面區(qū)域溫度急劇增加而形成熱應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過熔覆材料的強(qiáng)度極限時便會有裂紋產(chǎn)生。另外沉積材料在物理化學(xué)冶金反應(yīng)中自身生成一些氣體，在熔池中沒來得及溢出就被保留在沉積層中。因此制備出無裂紋、氣孔且具有良好性能的沉積層很關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有激光直接沉積成形(3D打印)制備高溫耐磨合金梯度涂層存在的開裂、氣孔問題，本發(fā)明提供一種Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層及激光直接沉積制備方法；從材料設(shè)計(jì)角度出發(fā)，以良好耐磨性的鉬鎳基復(fù)合材料的激光制備為目標(biāo)，選擇Mo、Ni金屬粉末，通過添加ZrO₂粉末的方法消除沉積層易出現(xiàn)的裂紋，并提高涂層的硬度，制備出無裂紋等缺陷的耐磨涂層，在優(yōu)化了的復(fù)合粉末成分配方和激光直接沉積成形技術(shù)工藝下，研究出了用激光直接沉積成形先進(jìn)制備技術(shù)制備無裂紋、無氣孔等缺陷的耐高溫耐磨Mo-Ni-ZrO₂合金梯度涂層。

本發(fā)明的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，具有若干個梯度層，各個梯度層均由Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末復(fù)合而成，相鄰兩個梯度層的復(fù)合粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不完全相同；其中，各個梯度層復(fù)合粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為，Mo金屬粉末：30～40％：Ni金屬粉末：59.5～69％：ZrO₂粉末：0.5～1％，三種粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100％，Mo金屬粉末的粒徑為70～80μm，Ni金屬粉末的粒徑為70～80μm，ZrO₂粉末的粒徑為20～40nm。

上述的Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末為球形形貌，且流動性良好，能用于激光器氣動送粉。

本發(fā)明的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，單一梯涂層厚度與Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的總厚度，由實(shí)際需求而設(shè)定。

本發(fā)明的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，具有3～6個梯度層。

本發(fā)明的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，與其相結(jié)合的基體為3Cr2W8V合金鋼、Q235合金鋼、24CrNiMo合金鋼或12CrNi2合金鋼中的一種。

本發(fā)明的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，與基體相結(jié)合的方法為通過激光直接沉積方法。

本發(fā)明的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，其平均硬度為420～477HV，與基體結(jié)合的界面熔合區(qū)域的硬度為550～600HV。

本發(fā)明的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的激光直接沉積制備方法，以Mo、Ni為基本合金成分，通過添加ZrO₂陶瓷顆粒形成新型合金粉末體系,利用激光直接沉積的方法在合金鋼表面上制備Mo-Ni-ZrO₂高溫耐磨合金梯度涂層，具體包括如下步驟：

步驟1，復(fù)合粉末的混合處理：

(1)按Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層各個梯度層的復(fù)合粉末的成分配比，分別稱取Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末；

(2)對各個梯度層分別進(jìn)行如下操作：將Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末混合后，球磨混料后烘干，制得復(fù)合粉末；

步驟2，基板預(yù)處理：

將基板，除銹、去油污、酸洗吹干，備用；

步驟3，激光直接沉積成形：

采用半導(dǎo)體激光器，將復(fù)合粉末作為原料，在惰性氣體保護(hù)下，通過激光直接沉積參數(shù)控制，按設(shè)定梯度層的順序，在基板表面逐層進(jìn)行激光直接沉積，當(dāng)一層梯度層沉積完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面是否產(chǎn)生裂紋：

如果表面產(chǎn)生裂紋，判定為不合格產(chǎn)品，返回步驟1重新操作；

如沒有產(chǎn)生裂紋，按設(shè)定梯度層成分變化更換復(fù)合粉末，繼續(xù)下一層梯度層激光直接沉積，直至獲得所需尺寸的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層；

其中：半導(dǎo)體激光器的參數(shù)為：功率1600～2000W，掃描速度2～4mm/s，離焦量2～4mm，光斑直徑(3～5)mm×(3～5)mm，送粉量3～4g/min，搭接率25～35％。

上述的制備方法中：

所述的步驟1(2)中，球磨混料的方法為：將三種粉末放在裝有若干鋼球的混瓶內(nèi)，瓶外纏繞絕緣膠帶，然后放在球磨滾筒機(jī)內(nèi)混合6～10小時，滾筒機(jī)轉(zhuǎn)速為320～400r/min；其中，三種粉末的質(zhì)量和：鋼球的質(zhì)量和＝(5～6)：1，三種粉末的質(zhì)量和：單一鋼球的質(zhì)量＝(25～30)：1。

所述的步驟1(2)中，烘干采用燥箱。

所述的步驟2的具體操作為：砂輪對其表面進(jìn)行除銹，使其表面光亮潔凈，再用100～1000號砂紙對其進(jìn)行表面處理，丙酮去油污，鹽酸酸洗，最后用酒精沖洗干凈，吹干備用。

所述的步驟3中，惰性氣體為氬氣。

所述的步驟3中，進(jìn)行激光直接沉積時，各個梯度層的激光掃描路徑均相同。

本發(fā)明Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層及激光直接沉積制備方法，從材料設(shè)計(jì)角度出發(fā)，針對激光直接沉積成形(3D打印)Mo-Ni合金存在的變形開裂問題，以無裂紋、氣孔等缺陷的Mo-Ni-ZrO₂合金的激光直接沉積成形制備為目標(biāo)，基于Mo-Ni高溫耐磨合金體系特點(diǎn)，通過添加納米級ZrO₂的方法方法來消除裂紋氣孔缺陷，同時發(fā)揮ZrO₂陶瓷顆粒的增強(qiáng)金屬合金的作用，利用半導(dǎo)體激光直接沉積成形系統(tǒng)，在耐熱合金鋼表面上制備無裂紋缺陷、界面冶金結(jié)合良好和高硬度的Mo-Ni-ZrO₂高溫耐磨梯度涂層，形成顆粒增強(qiáng)細(xì)晶組織結(jié)構(gòu)材料，提高了Mo-Ni高溫合金的硬度與耐磨性能，其硬度可達(dá)到477HV；本發(fā)明的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層及激光直接沉積制備方法為高速列車剎車盤、核電柴油機(jī)軸、鉬合金頂頭等摩擦零件表面先進(jìn)高溫耐磨涂層的制備提供技術(shù)基礎(chǔ)，同時為高溫耐磨關(guān)鍵摩擦零件的制備奠定理論與工藝基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1本發(fā)明實(shí)施例1的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的激光直接沉積制備方法的激光掃描路徑示意圖；

圖2本發(fā)明實(shí)施例1的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的激光直接沉積制備方法的梯度涂層示意圖；

圖3本發(fā)明實(shí)施例1制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的金相圖；其中：(a)為Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層等軸晶區(qū)域金相照片，(b)為Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層柱狀晶的金相照片；

圖4本發(fā)明實(shí)施例1制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的硬度曲線；

圖5本發(fā)明實(shí)施例1制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的XRD圖譜；

圖6本發(fā)明實(shí)施例1制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的SEM形貌；

圖7對比例的Mo-Ni梯度涂層的激光直接沉積制備方法的梯度涂層示意圖；

圖8對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的金相顯微照片；其中：(a)為沉積層頂部等軸晶組織區(qū)域，(b)為沉積層底部柱狀晶組織區(qū)域；

圖9對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的SEM形貌；

圖10對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的硬度曲線；

圖11對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的XRD圖譜。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例中，基板材料3Cr2W8V、Q235合金鋼和24CrNiMo合金鋼為市場購買。

以下實(shí)施例中，Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的各個梯度層，與基板結(jié)合的梯度層稱為第一梯度層，與第一梯度層相鄰的梯度層稱為第二梯度層，與第二梯度層相鄰的另一個梯度層稱為第三梯度層。

以下實(shí)施例中，A％Mo+B％Ni+C％ZrO₂復(fù)合粉末，表示復(fù)合粉末中，Mo金屬粉末的質(zhì)量百分含量為A％，Ni金屬粉末的質(zhì)量百分含量為B％，ZrO₂粉末的質(zhì)量百分含量為C％。

以下實(shí)施例中，Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末為球形形貌，且流動性良好，能用于激光器氣動送粉。

實(shí)施例1

一種Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，由Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末復(fù)合而成，具有3個梯度層；其中，第一梯度層為30％Mo+69％Ni+1％ZrO₂復(fù)合粉末，第二梯度層為35％Mo+64.1％Ni+0.9％ZrO₂復(fù)合粉末，第三梯度層為40％Mo+59.2％Ni+0.8％ZrO₂復(fù)合粉末，Mo金屬粉末的粒徑為70～80μm，Ni金屬粉末的粒徑為70～80μm，ZrO₂粉末的粒徑為20～40nm；

本實(shí)施例的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，第一梯度層厚度為0.7mm，第二梯度層厚度為0.7mm，第三梯度層厚度為0.6mm；與其相結(jié)合的基體為3Cr2W8V合金鋼。

上述的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的激光直接沉積制備方法，包括如下步驟：

步驟1，復(fù)合粉末的混合處理：

(1)按Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層各個梯度層的復(fù)合粉末的成分配比，分別稱取Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末：

第一梯度層30％Mo+69％Ni+1％ZrO₂復(fù)合粉末：90gMo金屬粉末、207gNi金屬粉末和3gZrO₂粉末；

第二梯度層35％Mo+64.1％Ni+0.9％ZrO₂復(fù)合粉末：105gMo金屬粉末、192.3gNi金屬粉末和2.7gZrO₂；

第三梯度層40％Mo+59.2％Ni+0.8％ZrO₂復(fù)合粉末：120gMo金屬粉末、177.6gNi金屬粉末和2.4g ZrO₂；

(2)對各個梯度層進(jìn)行如下操作：將Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末混合后，球磨混料后，采用燥箱烘干，制得復(fù)合粉末；其中，球磨混料的方法為：將三種粉末放在裝有5鋼球的混瓶內(nèi)，瓶外纏繞絕緣膠帶，然后放在球磨滾筒機(jī)內(nèi)混合5小時，滾筒機(jī)轉(zhuǎn)速為360r/min；其中，鋼球的質(zhì)量和為50g，單一鋼球的質(zhì)量為10g；

步驟2，基板預(yù)處理：

將3Cr2W8V合金鋼基板，切成10cm×20cm×1cm的塊體，用砂輪對其表面進(jìn)行除銹，使其表面光亮潔凈平整，再用100號砂紙對其表面進(jìn)行打磨，之后分別用400、800號砂紙?zhí)幚肀砻妫缓笥帽钣臀?，用鹽酸酸洗，最后用酒精沖洗干凈吹干備用；

步驟3，激光直接沉積成形：

采用FL-Dlight02-3000w半導(dǎo)體激光器，將復(fù)合粉末作為原料，在氬氣氣體保護(hù)下，通過控制激光器原料料選取，按設(shè)定梯度層的順序，在基板表面逐層進(jìn)行激光直接沉積，從XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處開始沉積，Z軸移動距離為0.7mm，當(dāng)?shù)谝惶荻葘映练e完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面沒有產(chǎn)生裂紋，原料按梯度層成分變化為第二梯度層復(fù)合粉末，激光器回到XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處繼續(xù)沉積，Z軸移動距離為0.7mm，繼續(xù)第二梯度層激光直接沉積，當(dāng)?shù)诙犹荻葘映练e完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面沒有產(chǎn)生裂紋，原料按梯度層成分變化為第三梯度層復(fù)合粉末，激光器回到XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處繼續(xù)沉積，Z軸移動距離為0.6mm，繼續(xù)第三梯度層激光直接沉積，直至獲得厚度為2mm的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層；

其中：FL-Dlight02-3000w半導(dǎo)體激光器的參數(shù)為：功率1800W，掃描速度3mm/s，離焦量4mm，光斑直徑4mm×4mm，送粉量3.8g/min，搭接率30％；進(jìn)行激光直接沉積時，各個梯度層的激光掃描路徑均相同，激光掃描路徑示意圖如圖1所示，制備的梯度涂層示意圖如圖2所示。

本實(shí)施例制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的性能結(jié)果：

圖3為本實(shí)施例制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的金相照片。圖3(a)為Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層等軸晶區(qū)域金相照片，圖3(b)為Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層柱狀晶的金相照片，通過圖(a)和圖(b)可以看出：ZrO₂的添加使晶粒的尺寸略有增大；

圖4為本實(shí)施例制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的硬度曲線，這部分沉積層的平均硬度為477HV，添加了ZrO₂后梯度涂層的平均硬度相對于對比例提高了189HV，涂層硬度數(shù)值比較均勻，由于激光制備第一層涂層過程中對合金鋼表面進(jìn)行了淬火使得硬度增強(qiáng)，在基體界面熔合區(qū)域硬度增加到了600HV左右。

圖5為本實(shí)施例制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的XRD分析圖譜，根據(jù)衍射峰與物相特征譜線的對應(yīng)關(guān)系，梯度涂層的主相為MoNi固溶體，析出相為Mo_1.24Ni_0.76及Ni₃Zr；Mo與Ni能夠固溶形成固溶強(qiáng)化，在富Mo合金中，Ni的固溶增強(qiáng)了Mo基合金的強(qiáng)度，同時兩種化合物也具有增強(qiáng)涂層硬度的作用。因?yàn)檠趸喪軣岱纸猓渲械腪r元素與Ni形成析出相Ni₃Zr。結(jié)合硬度結(jié)果分析看出，ZrO₂在激光高能量作用下分解出來的Zr元素所形成的Ni₃Zr相具有增強(qiáng)涂層硬度的作用，同時沒有分解的ZrO₂也起到了顆粒增強(qiáng)涂層硬度的作用。

圖6為本實(shí)施例制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的SEM形貌。

表1為本實(shí)施例制備的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的的典型區(qū)域的能譜分析成分表；

表1

結(jié)合圖6可以看出：點(diǎn)1為MoNi固溶體，點(diǎn)2為Mo_1.24Ni_0.7。

對比例

一種Mo-Ni梯度涂層的激光直接沉積制備方法，包括如下步驟：

步驟1，復(fù)合粉末的混合處理：

(1)按Mo-Ni梯度涂層各個梯度層的復(fù)合粉末的成分配比，分別稱取Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末：

第一梯度層30％Mo+70％Ni復(fù)合粉末：90gMo金屬粉末和210gNi金屬粉末；

第二梯度層35％Mo+65％Ni復(fù)合粉末：105gMo金屬粉末和195gNi金屬粉末；

第三梯度層40％Mo+60％Ni復(fù)合粉末：120gMo金屬粉末和180gNi金屬粉末；

(2)對各個梯度層進(jìn)行如下操作：將Mo金屬粉末和Ni金屬粉末混合后，球磨混料后，采用燥箱烘干，制得復(fù)合粉末；其中，球磨混料的方法為：將三種粉末放在裝有5鋼球的混瓶內(nèi)，瓶外纏繞絕緣膠帶，然后放在球磨滾筒機(jī)內(nèi)混合5小時，滾筒機(jī)轉(zhuǎn)速為360r/min；其中，鋼球的質(zhì)量和為50g，單一鋼球的質(zhì)量為10g；

步驟2，基板預(yù)處理：

將3Cr2W8V合金鋼基板，切成10cm×20cm×1cm的塊體，用砂輪對其表面進(jìn)行除銹，使其表面光亮潔凈平整，再用100號砂紙對其表面進(jìn)行打磨，之后分別用400、800號砂紙?zhí)幚肀砻?，然后用丙酮祛油污，用鹽酸酸洗，最后用酒精沖洗干凈吹干備用；

步驟3，激光直接沉積成形：

采用FL-Dlight02-3000w半導(dǎo)體激光器，將復(fù)合粉末作為原料，在氬氣氣體保護(hù)下，通過控制激光器原料料選取，按設(shè)定梯度層的順序，在基板表面逐層進(jìn)行激光直接沉積，當(dāng)?shù)谝惶荻葘映练e完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面沒有產(chǎn)生裂紋，按梯度層成分變化為第二梯度層復(fù)合粉末，繼續(xù)第二梯度層激光直接沉積，當(dāng)?shù)诙犹荻葘映练e完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面沒有產(chǎn)生裂紋，按梯度層成分變化為第三梯度層復(fù)合粉末，繼續(xù)第三梯度層激光直接沉積，直至獲得厚度為2mm的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層；

其中：FL-Dlight02-3000w半導(dǎo)體激光器的參數(shù)為：功率1800W，掃描速度3mm/s，離焦量4mm，光斑直徑4mm×4mm，送粉量3.8g/min，搭接率30％；進(jìn)行激光直接沉積時，各個梯度層單獨(dú)的掃描路徑相同，制備的梯度涂層示意圖如圖7所示；第一梯度層厚度為0.6mm，第二梯度層厚度為0.7mm，第三梯度層厚度為0.6mm。

對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的性能結(jié)果：

圖8為對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的金相圖；圖8(a)為沉積層組織中等軸晶區(qū)的金相圖，等軸晶尺寸小且大小均勻，組織中沒有氣孔、裂紋缺陷；圖8(b)是沉積層組織中柱狀晶與等軸晶混合區(qū)；

圖9為對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的硬度曲線，由其硬度曲線可以看出沉積層的平均硬度為287.29HV，基板的硬度為460HV；

圖10為對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的XRD分析圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)衍射峰與物相特征譜線的對應(yīng)關(guān)系，可知沉積層中主相為MoNi相，析出相為Mo_1.2Ni_0.76。

圖11為對比例制備的Mo-Ni梯度涂層的的SEM形貌圖；

表2為實(shí)施例制備的激光直接沉積Mo-Ni合金梯度涂層樣品的典型區(qū)域能譜分析成分表；

表2

結(jié)合Mo-Ni梯度涂層樣品XRD分析結(jié)果，點(diǎn)4處為Mo_1.2Ni_0.76，點(diǎn)5處為MoNi相。

實(shí)施例2

一種Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，由Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末復(fù)合而成，具有3個梯度層；其中，第一梯度層為40％Mo+59.2％Ni+0.8％ZrO₂復(fù)合粉末，第二梯度層為35％Mo+64.1％Ni+0.9％ZrO₂復(fù)合粉末，第三梯度層為30％Mo+69％Ni+1％ZrO₂復(fù)合粉末，Mo金屬粉末的粒徑為70～80μm，Ni金屬粉末的粒徑為70～80μm，ZrO₂粉末的粒徑為20～40nm；

本實(shí)施例的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，第一梯度層厚度為2.1mm，第二梯度層厚度為2.1mm，第三梯度層厚度為2.1mm；與其相結(jié)合的基體為Q235合金鋼。

上述的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的激光直接沉積制備方法，包括如下步驟：

步驟1，復(fù)合粉末的混合處理：

(1)按Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層各個梯度層的復(fù)合粉末的成分配比，分別稱取Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末：

第一梯度層為40％Mo+59.2％Ni+0.8％ZrO₂復(fù)合粉末：360gMo金屬粉末、532.8gNi金屬粉末和7.2g ZrO₂；

第二梯度層為35％Mo+64.2％Ni+0.8％ZrO₂復(fù)合粉末：315gMo金屬粉末、576.9gNi金屬粉末和8.1gZrO₂；

第三梯度層30％Mo+69％Ni+1％ZrO₂復(fù)合粉末：270gMo金屬粉末、621gNi金屬粉末和9gZrO₂粉末；

(2)對各個梯度層進(jìn)行如下操作：將Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末混合后，球磨混料后，采用燥箱烘干，制得復(fù)合粉末；其中，球磨混料的方法為：將三種粉末放在裝有15鋼球的混瓶內(nèi)，瓶外纏繞絕緣膠帶，然后放在球磨滾筒機(jī)內(nèi)混合8小時，滾筒機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min；其中，鋼球的質(zhì)量和為150g，單一鋼球的質(zhì)量為10g；

步驟2，基板預(yù)處理：

將Q235合金鋼基板，切成10cm×20cm×1cm的塊體，用砂輪對其表面進(jìn)行除銹，使其表面光亮潔凈平整，再用100號砂紙對其表面進(jìn)行打磨，之后分別用400、800號砂紙?zhí)幚肀砻妫缓笥帽钣臀?，用鹽酸酸洗，最后用酒精沖洗干凈吹干備用；

步驟3，激光直接沉積成形：

采用FL-Dlight02-3000w半導(dǎo)體激光器，將復(fù)合粉末作為原料，在氬氣氣體保護(hù)下，通過控制激光器原料料選取，按設(shè)定梯度層的順序，在基板表面逐層進(jìn)行激光直接沉積，從XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處開始沉積，Z軸移動距離為0.7mm，共沉積3個回路，第一梯度層厚度為2.1mm，當(dāng)?shù)谝惶荻葘映练e完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面沒有產(chǎn)生裂紋，原料按梯度層成分變化為第二梯度層復(fù)合粉末，激光器回到XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處繼續(xù)沉積，Z軸移動距離為0.7mm，繼續(xù)第二梯度層激光直接沉積，共沉積3個回路，第二梯度層厚度為2.1mm，當(dāng)?shù)诙犹荻葘映练e完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面沒有產(chǎn)生裂紋，原料按梯度層成分變化為第三梯度層復(fù)合粉末，激光器回到XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處繼續(xù)沉積，Z軸移動距離為0.7mm，繼續(xù)第三梯度層激光直接沉積，共沉積3個回路，第三梯度層厚度為2.1mm，直至獲得厚度為6.3mm的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層；

其中：FL-Dlight02-3000w半導(dǎo)體激光器的參數(shù)為：功率1600W，掃描速度2mm/s，離焦量2mm，光斑直徑3mm×3mm，送粉量3g/min，搭接率25％；進(jìn)行激光直接沉積時，各個梯度層的激光掃描路徑均相同。

本實(shí)施例制備Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，其平均硬度為475HV，與基體結(jié)合的界面熔合區(qū)域的硬度為595HV。

實(shí)施例3

一種Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，由Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末復(fù)合而成，具有3個梯度層；其中，第一梯度層為30％Mo+69％Ni+1％ZrO₂復(fù)合粉末，第二梯度層為35％Mo+64.1％Ni+0.9％ZrO₂復(fù)合粉末，第三梯度層為40％Mo+59.2％Ni+0.8％ZrO₂復(fù)合粉末，Mo金屬粉末的粒徑為70～80μm，Ni金屬粉末的粒徑為70～80μm，ZrO₂粉末的粒徑為20～40nm；

本實(shí)施例的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，第一梯度層厚度為1.2mm，第二梯度層厚度為0.7mm，第三梯度層厚度為1.6mm；與其相結(jié)合的基體為24CrNiMo合金鋼。

上述的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層的激光直接沉積制備方法，包括如下步驟：

步驟1，復(fù)合粉末的混合處理：

(1)按Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層各個梯度層的復(fù)合粉末的成分配比，分別稱取Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末：

第一梯度層30％Mo+69％Ni+1％ZrO₂復(fù)合粉末：180gMo金屬粉末、504gNi金屬粉末和6gZrO₂粉末；

第二梯度層35％Mo+64.1％Ni+0.9％ZrO₂復(fù)合粉末：105gMo金屬粉末、192.3gNi金屬粉末和2.7gZrO₂；

第三梯度層40％Mo+59.2％Ni+0.8％ZrO₂復(fù)合粉末：240gMo金屬粉末、355.2gNi金屬粉末和4.8g ZrO₂；

(2)對各個梯度層進(jìn)行如下操作：將Mo金屬粉末、Ni金屬粉末和ZrO₂粉末混合后，球磨混料后，采用燥箱烘干，制得復(fù)合粉末；其中，第一梯度層和第三梯度層的球磨混料的方法為：將三種粉末放在裝有10鋼球的混瓶內(nèi)，瓶外纏繞絕緣膠帶，然后放在球磨滾筒機(jī)內(nèi)混合10小時，滾筒機(jī)轉(zhuǎn)速為320r/min；其中，鋼球的質(zhì)量和為100g，單一鋼球的質(zhì)量為10g；

步驟2，基板預(yù)處理：

將24CrNiMo合金鋼基板，切成10cm×20cm×1cm的塊體，用砂輪對其表面進(jìn)行除銹，使其表面光亮潔凈平整，再用100號砂紙對其表面進(jìn)行打磨，之后分別用400、800號砂紙?zhí)幚肀砻?，然后用丙酮祛油污，用鹽酸酸洗，最后用酒精沖洗干凈吹干備用；

步驟3，激光直接沉積成形：

采用FL-Dlight02-3000w半導(dǎo)體激光器，將復(fù)合粉末作為原料，在氬氣氣體保護(hù)下，通過控制激光器原料料選取，按設(shè)定梯度層的順序，在基板表面逐層進(jìn)行激光直接沉積，從XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處開始沉積，Z軸移動距離為0.6mm，共沉積2個回路，第一梯度層厚度為1.2mm，當(dāng)?shù)谝惶荻葘映练e完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面沒有產(chǎn)生裂紋，原料按梯度層成分變化為第二梯度層復(fù)合粉末，激光器回到XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處繼續(xù)沉積，Z軸移動距離為0.7mm，繼續(xù)第二梯度層激光直接沉積，共沉積1個回路，第二梯度層厚度為0.7mm，當(dāng)?shù)诙犹荻葘映练e完成后，清除表面殘余粉末，觀察表面沒有產(chǎn)生裂紋，原料按梯度層成分變化為第三梯度層復(fù)合粉末，激光器回到XY平面原點(diǎn)坐標(biāo)處繼續(xù)沉積，Z軸移動距離為0.8mm，繼續(xù)第三梯度層激光直接沉積，共沉積2個回路，第三梯度層厚度為1.6mm，直至獲得厚度為3.5mm的Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層；

其中：FL-Dlight02-3000w半導(dǎo)體激光器的參數(shù)為：功率2000W，掃描速度4mm/s，離焦量4mm，光斑直徑5mm×5mm，送粉量4g/min，搭接率40％；進(jìn)行激光直接沉積時，各個梯度層的激光掃描路徑均相同。

本實(shí)施例制備Mo-Ni-ZrO₂梯度涂層，其平均硬度為470HV，與基體結(jié)合的界面熔合區(qū)域的硬度為598HV。