一种激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料及其制备方法
文献发布时间：2023-06-19 19:30:30
技术领域
本发明涉及一种激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料及其制备方法，属于材料表面改性技术领域。
背景技术
随着核电、军工、汽车、舰船及航空航天技术的发展，先进装备的机械机构运转服役条件日益苛刻，许多工况条件下要求材料同时具有无油或少油润滑状态下的良好耐磨性和减摩性。由于机械构件一般是表面承受高温、磨损而导致最终失效，研究者对表面改性技术给予了极大关注，通过在金属材料表面获得一层涂层，该涂层具有耐高温、耐磨、耐蚀等特定的性能。
常规涂层制备方法有火焰喷焊、等离子堆焊等。其中火焰喷焊存在质量一致性差、材料耗费量大等缺点，而等离子堆焊虽然可以避免上述不足，但仍存在工作效率低、气孔及裂纹敏感性大等难题。
而电弧堆焊成本较低；激光熔覆技术因其质量稳定可靠、可控性好，近年来得到迅猛发展，不但用于材料表面改性，而且用于表面失效零部件的修复，故而基体材料可选范围宽。熔覆合金有铁基、钴基、镍基等。其中镍基合金具有耐磨、耐高温、耐热疲劳等优良特性。但在严重滑动磨损条件下已不能满足服役要求。
CN110331397A公开了一种激光熔覆用耐高温氧化涂层镍基合金粉末，通过添加稀土元素Y
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种自润滑镍基复合材料，本发明还要解决的技术问题是提供了一种激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料及其制备方法；本发明还要解决的技术问题是提供了一种多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料及其制备方法；本发明还要解决的技术问题是提供了一种利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料及其制备方法；本发明最后要解决的技术问题是提供了一种低成本细晶粒自润滑镍基合金材料及其制备方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供了自润滑镍基复合材料，所述自润滑镍基复合材料包括金刚石破碎粉和镍基材料，按重量百分比计，所述金刚石破碎粉3～40％，余量为镍基材料，所述镍基材料包括镍元素和硼元素。
优选地，所述镍元素占自润滑镍基复合材料的39～83％，硼元素占自润滑镍基复合材料的1～30％
优选地，本发明提供了一种激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料，所述激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料包括金刚石破碎粉、镍粉、铬粉、硅粉、硼粉和氟硅酸钠粉，所述自润滑镍基合金材料包括以下质量百分含量的组分：5～25％金刚石破碎粉、61～83％镍粉、5～10％铬粉、3～6.5％硅粉、1～5％硼粉和0.1～1％氟硅酸钠粉。
优选地，所述金刚石破碎粉的粒径为60～90目，所述镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉的粒径均为200～300目。
本发明所述激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取金刚石破碎粉和镍基材料混合得到混合粉末，将混合粉末通过粘结剂预置于钢基体上；
(2)将预置层预热；
(3)采用光纤激光器或数字化焊机对预热的预置层进行熔覆，得到自润滑镍基复合材料。
优选地，步骤(1)中，钢基体为45钢、65Mn钢、Q235钢或Q345钢，混合粉末预置于钢基体上的厚度为300～600μm。
优选地，步骤(1)中，粘结剂为松香酒精或聚乙烯醇溶液。
优选地，步骤(2)中，预置层预热的温度为120～200℃。
优选地，步骤(3)中，采用光纤激光器进行熔覆时的激光光斑为矩形、尺寸为5mm×5mm，激光功率为1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0。
优选地，步骤(3)中，采用数字化焊机进行熔覆时，采用Φ4×300mm或Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s。
优选地，步骤(3)中，进行熔覆的保护气体为氩气或氦气。
优选地，步骤(3)中，进行熔覆的保护气体的流速8-9min/L。
在上述粉末中各组分的主要作用如下：金刚石破碎粉在激光或电弧作用下发生原位反应形成石墨自润滑相，当添加金刚石破碎粉含量低于5％时，石墨相数量不足，自润滑性能不好，而当金刚石破碎粉含量高于25％时，恶化熔覆合金成形。镍粉的作用主要是提供镍基体，提供优良的强韧性和耐高温性能。铬粉有利于过渡铬元素，提供高强度和耐磨耐蚀性，调整合金微观组织。硅粉和硼粉的联合添加，有助于调整熔覆合金熔点、成分、组织、表面张力状态，并有利于金刚石破碎粉的石墨化同素异构相变。氟硅酸钠粉为激光熔覆创造微量渣环境，降低熔池表面张力，促进熔渣-金属冶金作用，净化熔池和熔覆金属。
本发明通过在粉末混合物中添加金刚石破碎粉，利用金刚石破碎粉晶型不完整从而易于发生石墨化的特性，在激光或电弧作用下，诱导发生同素异构相变生成石墨相，从而在高温冶金状态下获得以石墨为润滑相的自润滑合金材料。同时添加镍粉提供镍基合金具有的耐磨耐高温等优良性能，添加铬粉进一步增加强度和耐磨耐蚀性。硅粉和硼粉是镍基合金的重要组成成分，优化熔覆合金熔点、成分、组织、表面张力状态，并有利于金刚石破碎粉的石墨化同素异构相变进程。
本发明还包括一种多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料，所述多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料包括金刚石、石墨和镍基材料。
优选地，所述镍基材料包括镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉。
优选地，所述多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料包括以下质量百分含量的组分：0.5～4％石墨、8～25％金刚石破碎粉、60～76％镍粉、1～5％锰粉、5～10％硼粉、0.5～1.5％碳酸钠粉和0.2～2％炭粉。
优选地，所述金刚石破碎粉的粒径为80～200目，所述石墨的粒径为300-400目，所述镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉的粒径均为200～300目。
本发明所述多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取石墨、金刚石破碎粉、镍基材料混合得到混合粉末，将混合粉末通过粘结剂预置于钢基体上；
(2)将预置层预热；
(3)采用光纤激光器或数字化焊机对预热的预置层进行熔覆，得到镍基材料。
优选地，步骤(1)中，钢基体为65Mn钢、45钢、Q235钢或Q345钢，混合粉末预置钢基体上的厚度为300～600μmμm。
优选地，步骤(1)中，粘结剂为松香酒精或聚乙烯醇溶液。
优选地，步骤(2)中，预置层预热的温度为150～250℃。
优选地，步骤(3)中，采用光纤激光器进行熔覆时的激光光斑为矩形、尺寸为5mm×5mm，激光功率为1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0。
优选地，其特征在于，步骤(3)中，采用数字化焊机进行熔覆时，采用Φ4×300mm或Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s。
优选地，步骤(3)中，进行熔覆的保护气体为氩气或氦气。
优选地，步骤(3)中，进行熔覆的保护气体的流速8-9min/L。
在上述粉末混合物中各组分的主要作用如下：石墨在激光熔覆过程中提供碳元素过渡到熔池中，增加镍基合金碳含量，从而提高镍基合金强度和耐磨性。金刚石破碎粉发生同素异构转变形成石墨自润滑相，当添加金刚石破碎粉含量低于8％时，生成的石墨相数量不足，而当金刚石破碎粉含量高于25％时，对熔覆合金成形产生不利影响。镍元素为主的基体将具有优越的润湿性和强韧性。锰增加强度和耐磨性。硼粉的添加降低了熔覆合金熔点，改善了熔覆层表面成形。碳酸钠起到降低熔池表面张力，协助成形的作用。炭粉起到降低熔覆合金氧含量和增碳的双重作用，增强耐磨性。
本发明通过在粉末混合物中添加石墨、金刚石破碎粉和炭粉，一方面通过增碳提升合金耐磨性，另一方面通过金刚石破碎粉原位生成石墨相增加减摩性，通过多元碳材料的添加，协同增加耐磨减摩性能。
本发明还包括一种再利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料，所述再利用金刚石破碎粉和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料包括金刚石破碎粉、石墨烯和镍基材料。
优选地，所述镍基材料包括镍粉、硼铁粉和铬粉。
优选地，所述再利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料包括以下质量百分含量的组分：6～15％金刚石破碎粉、0.1～1.2％石墨烯、50～69％镍粉、15～30％硼铁粉、9～16％铬粉。
优选地，所述硼铁粉中硼的占硼铁粉质量分数为18～20％，其余为铁。
优选地，所述金刚石破碎粉的粒径为100～200目，所述石墨烯的粒径为300～400目，所述镍粉、硼铁粉、铬粉的粒径均为200～250目。
本发明所述利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取石墨烯、金刚石破碎粉、镍基材料混合得到混合粉末，将混合粉末通过粘结剂预置于钢基体上；
(2)将预置层预热；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行熔覆，得到镍基合金材料。
优选地，步骤(1)中，钢基体为65#钢、45钢、Q235钢或Q345钢，混合粉末预置钢基体上的厚度为300～600μm。
优选地，步骤(1)中，粘结剂为松香酒精或聚乙烯醇溶液。
优选地，步骤(2)中，预置层预热的温度为150～250℃。
优选地，步骤(3)中，采用光纤激光器进行熔覆时的激光光斑为矩形、尺寸为5mm×5mm，激光功率为1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0。
优选地，步骤(3)中，进行熔覆的保护气体为氩气或氦气。
优选地，步骤(3)中，进行熔覆的保护气体的流速8-9min/L。
在上述粉末混合物中各组分的主要作用如下：石墨烯在熔覆过程中脱氧变成氧化石墨烯具有很好的自润滑功能，金刚石破碎粉发生完全石墨化，形成石墨自润滑相。石墨烯和金刚石破碎料同步添加的多元复合作用，使得石墨相弥散细小分布，并改善组织。当添加金刚石破碎粉含量低于6％时，生成的石墨相数量不足，而当金刚石破碎料含量高于15％时，对熔覆合金成形产生不利影响。镍是镍基合金体系中占主要质量百分比的元素，提供了良好的润湿性，耐蚀耐热性。硼铁粉一方面提供硼，具有脱氧、降熔、渗硼等作用，另一方面提供铁，具有提高强度和硬度的作用。碳酸钠起到降低熔池表面张力，协助成形的作用。炭粉起到降低熔覆合金氧含量和增碳的双重作用，增强耐磨性。
本发明通过在粉末混合物中同时添加石墨烯和金刚石破碎粉，原位生成细小弥散的自润滑石墨/石墨烯自润滑相，极大提升镍基合金的减摩性能。同时添加了镍粉、硼铁粉、铬粉，在优化镍基合金成形性能的同时，形成Ni-Cr-Fe-B耐磨合金体系。
本发明还包括一种低成本细晶粒自润滑镍基合金材料，所述低成本细晶粒自润滑镍基合金材料包括金刚石破碎粉、氧化铋和镍基材料。
优选地，所述镍基材料包括镍粉、硅锰合金粉和硼硅铁粉。
优选地，所述低成本细晶粒自润滑镍基合金材料包括以下质量百分含量的组分：20～40％金刚石破碎粉、0.2～2％氧化铋、39～65％镍粉、8～20％硅锰合金粉、5～25％硼硅铁粉。
优选地，所述硅锰合金粉中锰的质量分数为63％、硅的质量分数为22％，其余为铁；硼硅铁粉中硼的质量分数为5％、硅的质量分数为20％，其余为铁。
优选地，所述金刚石破碎粉的粒径为140～200目，所述氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉的粒径均为200～325目。
本发明所述低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备方法，采用低成本细晶粒自润滑镍基材料，通过高能束流焊接方法制备而成。
优选地，所述高能束流焊接方法包括激光束、电子束或等离子束的方法。
优选地，本发明所述的低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)取金刚石破碎粉、氧化铋、镍基材料混合得到混合粉末，将混合粉末通过粘结剂预置于钢基体上；
(2)将预置层预热；
(3)采用高能束流焊接方法对预热的预置层进行熔覆，得到镍基材料。
优选地，步骤(1)中，钢基体为65Mn钢、45钢、Q235钢或Q345钢，混合粉末预置于钢基体上的厚度为500-800μm。
优选地，步骤(1)中，粘结剂为松香酒精或聚乙烯醇溶液。
优选地，步骤(2)中，预置层预热的温度为150～250℃。
优选地，步骤(3)中，所述高能束流焊接方法包括激光束、电子束或等离子束的方法。
优选地，步骤(3)中，进行熔覆的保护气体为氩气或氦气。
优选地，步骤(3)中，进行熔覆的保护气体的流速5-8min/L
优选地，步骤(3)中，进行熔覆时，功率为1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度为3～15mm/s。
在上述粉末混合物中各组分的主要作用如下：金刚石破碎粉在高能束热源作用下，发生石墨化现象，形成石墨自润滑相。Bi2O3的添加，具有细化镍基体的作用，提高了熔覆层的整体性能。当添加金刚石破碎粉含量低于20％时，限制了石墨数量，而当金刚石破碎料含量高于40％时，恶化了熔覆合金成形。当添加Bi
本发明通过在粉末混合物中同时添加氧化铋和金刚石破碎粉，一方面依靠金刚石破碎粉原位生成石墨相，另一方面通过氧化铋细化镍基合金组织。同时添加了镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁形成熔点适中、成形较好的镍基耐磨合金。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：(1)本发明的激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合涂层成形良好，减摩耐磨性能优异。本发明通过添加晶型不完整的金刚石破碎粉，在激光或电弧熔覆过程中发生同素异构转变，生成具有自润滑的石墨相，同时添加镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉组分协同提升材料的耐磨耐蚀高强韧等性能，并改善熔覆合金的成形。
(2)本发明多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料是通过在粉末混合物中添加石墨、金刚石破碎粉和炭粉，一方面通过增碳提升合金耐磨性，另一方面通过金刚石破碎粉原位生成石墨相增加减摩性，通过多元碳材料的添加，具有良好熔覆层成形，并兼具减摩耐磨性性能。
(3)本发明利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金及是通过在粉末混合物中同时添加石墨烯和金刚石破碎粉，原位生成细小弥散的自润滑石墨/石墨烯自润滑相，极大提升镍基合金的减摩性能。同时添加了镍粉、硼铁粉、铬粉，在优化镍基合金成形性能的同时，形成Ni-Cr-Fe-B耐磨合金体系，熔覆层成形良好，减摩性能好。
(4)本发明通过在粉末混合物中同时添加氧化铋和金刚石破碎粉，一方面依靠金刚石破碎粉原位生成石墨相，另一方面通过氧化铋细化镍基合金组织。同时添加了镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁形成熔点适中、成形较好的镍基耐磨合金，成本较低，熔覆层成形良好，熔覆层组织中分布足量石墨相、晶粒细小，减摩耐磨性好。
附图说明
图1是实施例2金刚石破碎粉SEM图；
图2是实施例2中熔覆合金横截面微观金相图；
图3是实施例11熔覆合金横截面微观金相图；
图4是实施例18熔覆合金横截面微观金相图；
图5是实施例25中熔覆合金表面微观金相图；
图6是实施例25中熔覆层与钢基体结合横截面SEM图；
图7是实施例25中磨损宏观形貌图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：25％金刚石破碎粉、60％镍粉、15％硼粉，取过筛后的金刚石破碎粉、镍粉、硼粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验：采用的设备为HT-1000型销－盘式磨损试验机，具体实验步骤如下：首先利用线切割切取大小为20mm×20mm×10mm块状试样，将试样进行预磨和抛光直至镜面。摩擦副选择半径为5mm的Si
V＝2πrS
其中r代表磨痕半径，S代表磨痕的横截面。利用Gwyddion2.39工具分析得出这些数据。
具体结果性能见表1。
实施例2激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：18％金刚石破碎粉、65％镍粉、5％铬粉、6％硅粉、5％硼粉、1％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验：采用的设备为HT-1000型销－盘式磨损试验机，具体实验步骤如下：首先利用线切割切取大小为20mm×20mm×10mm块状试样，将试样进行预磨和抛光直至镜面。摩擦副选择半径为5mm的Si
V＝2πrS
其中r代表磨痕半径，S代表磨痕的横截面。利用Gwyddion2.39工具分析得出这些数据。
具体结果性能见表1。
对本实施例过筛后的金刚石破碎粉进行扫描电镜分析，结果如图1所示。图1是实施例2金刚石破碎粉SEM图；
对本实施例得到合金横截面进行金相分析测试，结果如图2所示。图2是实施例2中熔覆合金横截面微观金相图。
实施例3激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：15％金刚石破碎粉、67.5％镍粉、8％铬粉、5％硅粉、4％硼粉、0.5％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
实施例4激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：5％金刚石破碎粉、83％镍粉、6％铬粉、4％硅粉、1.2％硼粉、0.8％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
实施例5激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：25％金刚石破碎粉、61％镍粉、7％铬粉、3％硅粉、3％硼粉、1％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
实施例6激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：20％金刚石破碎粉、65.8％镍粉、10％铬粉、3％硅粉、1％硼粉、0.2％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
实施例7激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：10％金刚石破碎粉、71％镍粉、9％铬粉、6.5％硅粉、3％硼粉、0.5％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
实施例8激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：15％金刚石破碎粉、68％镍粉、8％铬粉、5％硅粉、3％硼粉、1％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
实施例9激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：8％金刚石破碎粉、80％镍粉、5％铬粉、4.5％硅粉、2％硼粉、0.5％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。将预置层预热至150℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
实施例10激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：20％金刚石破碎粉、62％镍粉、10％铬粉、3％硅粉、4％硼粉、1％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
对比例1
(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：2％金刚石破碎粉、83％镍粉、6％铬粉、5.5％硅粉、3％硼粉、0.5％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至150℃；
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
对比例2
实验过程同时实施例1，(1)将金刚石破碎粉分别过60目筛和90目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：28％金刚石破碎粉、61.4％镍粉、5％铬粉、4％硅粉、1％硼粉、0.6％氟硅酸钠粉，取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、硅粉、铬粉、硼粉及氟硅酸钠粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于45
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例1，具体结果性能见表1。
表1激光或电弧诱导金刚石石墨化的自润滑镍基复合材料熔覆合金的性能
实施例11多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：4％石墨、20％金刚石破碎粉、61％镍粉、3％锰粉、10％硼粉、1％碳酸钠粉和1％炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验：采用的设备为HT-1000型销－盘式磨损试验机，具体实验步骤如下：首先利用线切割切取大小为20mm×20mm×10mm块状试样，将试样进行预磨和抛光直至镜面。摩擦副选择半径为5mm的Si
V＝2πrS
其中r代表磨痕半径，S代表磨痕的横截面。利用Gwyddion2.39工具分析得出这些数据。
具体结果性能见表2。
对本实施例得到合金横截面进行金相分析测试，结果如图3所示。图3是实施例11熔覆合金横截面微观金相图；
实施例12多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：1％石墨、10％金刚石破碎粉、76％镍粉、5％锰粉、6％硼粉、0.5％碳酸钠粉和1.5％炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例11，具体结果性能见表2。
实施例13多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：3％石墨、25％金刚石破碎粉、62％镍粉、1％锰粉、6％硼粉、1％碳酸钠粉和2％炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例11，具体结果性能见表2。
实施例14多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：0.5％石墨、8％金刚石破碎粉、75.8％镍粉、4％锰粉、10％硼粉、1.5％碳酸钠粉和0.2％炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例11，具体结果性能见表2。
实施例15多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：2％石墨、15％金刚石破碎粉、74％镍粉、3％锰粉、5％硼粉、0.5％碳酸钠粉和0.5％炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例11，具体结果性能见表2。
实施例16多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：1％石墨、25％金刚石破碎粉、62％镍粉、2％锰粉、8％硼粉、1％碳酸钠粉和1％炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例11，具体结果性能见表2。
实施例17多元碳材料协同耐磨减摩镍基材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比4％石墨、24.5％金刚石破碎粉、60％镍粉、1％锰粉、7％硼粉、1.5％碳酸钠粉和2％碳炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例11，具体结果性能见表2。
对比例3
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比：3％石墨、6％金刚石破碎粉、75％镍粉、4％锰粉、9％硼粉、1.5％碳酸钠粉和1.5％炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.8～2.5KW，扫描速度为1～4mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速9min/L。
摩擦磨损试验同实施例11，具体结果性能见表2。
对比例4
实验过程同实施例11：
(1)将金刚石破碎粉分别过80目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为80目～200目。将镍粉、锰粉、硼粉、氟硅酸钠粉及炭粉分别过200目筛和300目筛，确保各粉末粒径为200目～300目。按照以下质量百分比2％石墨、28％金刚石破碎粉、61％镍粉、2％锰粉、5％硼粉、1％碳酸钠粉和1％炭粉，取过石墨、筛后的金刚石破碎粉、镍粉、锰粉、硼粉、碳酸钠粉和炭粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为600μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至200℃；
(3)采用电弧堆焊工艺对预热的预置层进行熔覆，采用TransPuls Synergic4000Fronius数字化焊机施焊，并采用Φ8×300mm碳棒引弧，堆焊电流为250～280A，堆焊速度为0.5～3mm/s，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例11，具体结果性能见表2。
表2熔覆合金材料性能
实施例18再利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：10％金刚石破碎粉、1％石墨烯、62％镍粉、15％硼铁粉、12％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验：采用的设备为HT-1000型销－盘式磨损试验机，具体实验步骤如下：首先利用线切割切取大小为20mm×20mm×10mm块状试样，将试样进行预磨和抛光直至镜面。摩擦副选择半径为5mm的Si3N4陶瓷球，外加载荷15N，转动半径5mm，转速300r/min，试验时间为40min。石墨自润滑相的面积分数由图像处理image软件统计计算。摩擦系数数据由摩擦磨损试验系统自动导出。摩擦系数μ的计算公式：μ＝F/N。摩擦系数是指两表面间的摩擦力F和作用在其一表面上的垂直力N之比值。用OLYMPUS OLS4000共聚焦激光扫描显微镜对磨痕进行观察和分析。磨损量V由下面公式得到：
V＝2πrS
其中r代表磨痕半径，S代表磨痕的横截面。利用Gwyddion2.39工具分析得出这些数据。
具体结果性能见表3。
对本实施例得到合金横截面进行金相分析测试，结果如图4所示。图4是实施例18熔覆合金横截面微观金相图；
实施例19再利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：6％金刚石破碎粉、0.1％石墨烯、53.9％镍粉、25％硼铁粉、15％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例18，具体结果性能见表3。
实施例20
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：15％金刚石破碎粉、1.2％石墨烯、53.8％镍粉、20％硼铁粉、10％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例18，具体结果性能见表3。
实施例21再利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：6％金刚石破碎粉、0.5％石墨烯、69％镍粉、15％硼铁粉、9.5％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例18，具体结果性能见表3。
实施例22再利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：9％金刚石破碎粉、0.6％石墨烯、51.4％镍粉、30％硼铁粉、9％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例18，具体结果性能见表3。
实施例23再利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：7％金刚石破碎粉、1％石墨烯、60％镍粉、16％硼铁粉、16％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例18，具体结果性能见表3。
实施例24再利用金刚石破碎料和石墨烯复合掺杂改性镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：14.5％金刚石破碎粉、0.5％石墨烯、50％镍粉、20％硼铁粉、15％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例18，具体结果性能见表3。
对比例5
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：5％金刚石破碎粉、0.5％石墨烯、58％镍粉、20.5％硼铁粉、16％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例18，具体结果性能见表3。
对比例6
(1)将金刚石破碎粉分别过100目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为100目～200目。将镍粉、硼铁粉、铬粉分别过200目筛和250目筛，确保各粉末粒径为200目～250目。按照以下质量百分比：20％金刚石破碎粉、1％石墨烯、50％镍粉、19％硼铁粉、10％铬粉，其中，硼铁粉中含硼量(质量分数)为18～20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉镍粉、石墨烯、镍粉、铬粉、硼铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为500μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层，将预置层预热至180℃；
(3)采用光纤激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：激光光斑为矩形、尺寸5mm×5mm，激光功率1.5～2.5KW，扫描速度为1～5mm/s，离焦量为0，保护气体为氩气，气体流速8min/L。
摩擦磨损试验同实施例18，具体结果性能见表3。
表3熔覆合金材料性能
实施例25低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：25％金刚石破碎粉、2％氧化铋、48％镍粉、15％硅锰合金粉、20％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用激光对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率为1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s，保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验：采用的设备为HT-1000型销－盘式磨损试验机，具体实验步骤如下：首先利用线切割切取大小为20mm×20mm×10mm块状试样，将试样进行预磨和抛光直至镜面。摩擦副选择半径为5mm的Si3N4陶瓷球，外加载荷15N，转动半径5mm，转速300r/min，试验时间为40min。石墨自润滑相的面积分数由图像处理image软件统计计算。摩擦系数数据由摩擦磨损试验系统自动导出。摩擦系数μ的计算公式：μ＝F/N。摩擦系数是指两表面间的摩擦力F和作用在其一表面上的垂直力N之比值。用OLYMPUS OLS4000共聚焦激光扫描显微镜对磨痕进行观察和分析。磨损量V由下面公式得到：
V＝2πrS
其中r代表磨痕半径，S代表磨痕的横截面。利用Gwyddion2.39工具分析得出这些数据。
具体结果性能见表4。
对本实施例得到合金横截面进行金相分析测试，结果如图5所示。图5是实施例25熔覆合金横截面微观金相图；
对本实施例得到合金横截面进行扫描电镜分析，结果如图6所示。图6是实施例25熔覆层与母材结合横截面的SEM图；
摩擦磨损试验的宏观形貌如图7所示，图7是实施例25摩擦磨损试验的宏观形貌图。
实施例26低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：20％金刚石破碎粉、2％氧化铋、65％镍粉、8％硅锰合金粉、5％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用电子束对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率1.5～5KW，扫描速度的范围为3～15mm/s，保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
实施例27低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：40％金刚石破碎粉、0.2％氧化铋、40％镍粉、9.8％硅锰合金粉、10％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用激光对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3～15mm/s，保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
实施例28低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：25％金刚石破碎粉、1％氧化铋、39％镍粉、10％硅锰合金粉、25％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁粉。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用激光对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
实施例29低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：20％金刚石破碎粉、1.5％氧化铋、52％镍粉、20％硅锰合金粉、6.5％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用等离子束对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
实施例30低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：30％金刚石破碎粉、0.5％氧化铋、54.5％镍粉、10％硅锰合金粉、5％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用电子束对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
实施例31低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：35％金刚石破碎粉、1％氧化铋、44％镍粉、12％硅锰合金粉、8％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用激光对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：所选择的工艺参数范围为：功率为1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
实施例32低成本细晶粒自润滑镍基合金材料的制备
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：25％金刚石破碎粉、0.5％氧化铋、49.5％镍粉、15％硅锰合金粉、10％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用激光对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：所选择的工艺参数范围为：功率为1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
对比例7
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：18％金刚石破碎粉、2％氧化铋、45％镍粉、15％硅锰合金粉、20％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用电子束对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率为1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
对比例8
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：43％金刚石破碎粉、0.4％氧化铋、41％镍粉、10.6％硅锰合金粉、5％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率为1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
对比例9
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：25％金刚石破碎粉、0.1％氧化铋、54.9％镍粉、12％硅锰合金粉、8％硼硅铁，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用等离子束对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为：功率为1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
对比例10
(1)将金刚石破碎粉分别过140目筛和200目筛，使得金刚石破碎粉粒度为140目～200目。将氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉分别过200目筛和325目筛，确保各粉末粒径为200目～325目。按照以下质量百分比：35％金刚石破碎粉、3％氧化铋、46％镍粉、10％硅锰合金粉、6％硼硅铁粉，其中，硅锰合金粉含锰量(质量分数)为63％，含硅量(质量分数)为22％，其余为铁。硼硅铁粉含硼量(质量分数)为5％，含硅量(质量分数)为20％，其余为铁。取过筛后的金刚石破碎粉、氧化铋、镍粉、硅锰合金粉、硼硅铁粉置入混粉机内，混合90min，得到混合粉末；
(2)将混合粉末预置于65Mn钢基体上，预置厚度为700μm，粘结剂为松香酒精，得到预置层。
(3)将预置层预热至180℃，采用激光器对预热的预置层进行激光熔覆，所选择的工艺参数范围为功率为1.5～5KW，光斑直径范围为1-5mm，扫描速度的范围为3-15mm/s。保护气体为氩气，气体流速6min/L。
摩擦磨损试验同实施例25，具体结果性能见表4。
表4熔覆合金材料性能
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