权利要求
1.一种用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的高熵合金，其特征在于，所述高熵合金的通式为：(CrFeMnNi)xCuyAlzZw;
其中，Z选自Si、Ti、Ca或RE;x为0.550-0.800，y为0.150-0.300，z为0.100-0.150，w为0.005-0.05，且x、y、z与w之和为1。
2.一种权利要求1所述的高熵合金在滑动轴承用轴瓦电弧增材再制造修复或制备中的应用。
3.一种用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，其特征在于，步骤包括：
对LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材进行预处理，得到预处理部件;
根据权利要求1所述的高熵合金的通式准备高熵合金原料，备用;
将所述高熵合金原料通过电弧增材对所述预处理部件进行处理，得到电弧增材处理部件;
所述电弧增材处理部件依次经高温短时退火、第一低温冷却、多道次中温退火、第二低温冷却、深冷处理、粗加工和精加工得到修复的轴瓦部件。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预处理的步骤包括：所述轴瓦基材依次经打磨、清洁、预加热，得到预处理部件;和/或，所述高熵合金原料包括元素粉末和/或中间合金粉末;和/或，所述电弧增材的工艺参数为：脉冲能量为0.5-2.5J，脉冲频率为5-25Hz，工作电流为40-65A，进给速度为150-500mm/min;保护气体为Ar，流量为10-20L/min;和/或，所述电弧增材中相邻两层熔覆材料旋转15°-45°;和/或，所述高温短时退火通过高频感应加热进行处理;和/或，所述第一低温冷却为在液氮槽或干冰槽中冷却;和/或，所述多道次中温退火在真空电阻炉或气体保护电阻炉中进行;和/或，所述多道次中温退火的退火温度为550-750℃，退火道次为4-10道次，退火总时间为15-60min;和/或，所述第二低温冷却为在液氮槽或干冰槽中冷却;和/或，所述深冷处理在液氮中进行，时间为2-50h。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述清洁为使用丙酮或乙醇进行清洁;和/或，所述预加热的温度为100-200℃;和/或，所述高频感应加热的工艺参数为：功率为10-16KW，加热速率为15-50℃/s，加热温度为950-1100℃，感应加热时间为10-60s，频率范围为200-250KHz;和/或，所述深冷处理为一次性深冷处理2-50h，或以2h为一个处理周期，处理1-25次。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述粗加工为对电弧增材处理部位进行车削加工;和/或，还包括，粗加工后对电弧增材处理部位进行X光射线探伤或超声波探伤，若修复区域仍存在孔洞、裂纹缺陷，重复预处理、电弧增材、高温短时退火、第一低温冷却、多道次中温退火、第二低温冷却、深冷处理，至修复区域不存在缺陷;和/或，所述精加工为对电弧增材处理部位进行磨削加工、铣削加工和打磨处理。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述铣削加工为通过铣削加工的处理加工等间距螺旋形槽，工艺参数为：转速为1300r/min-1500r/min，进给量为300-350mm/min，槽呈半圆形或方形，直径或深度为0.2-0.4mm，螺旋线升角为30°-60°，槽间距为15-30mm。
8.一种LNG低温潜液泵滑动轴承用轴瓦的制备方法，其特征在于，步骤包括：
根据权利要求1所述的高熵合金的通式准备高熵合金原料，备用;
将所述高熵合金原料通过电弧增材制备得到轴瓦前体;
所述LNG低温潜液泵滑动轴承用轴瓦前体依次经高温短时退火、第一低温冷却、多道次中温退火、第二低温冷却、深冷处理、粗加工和精加工得到所述轴瓦。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述高熵合金原料包括元素粉末和/或中间合金粉末;和/或，所述电弧增材的工艺参数为：脉冲能量为0.5-2.5J，脉冲频率为5-25Hz，工作电流为40-65A，进给速度为150-500mm/min;保护气体为Ar，流量为10-20L/min;和/或，所述电弧增材中相邻两层熔覆材料旋转15°-45°;和/或，所述高温短时退火通过高频感应加热进行处理;和/或，所述第一低温冷却为在液氮槽或干冰槽中冷却;和/或，所述多道次中温退火在真空电阻炉或气体保护电阻炉中进行;和/或，所述多道次中温退火的退火温度为550-750℃，退火道次为4-10道次，退火总时间为15-60min;和/或，所述第二低温冷却为在液氮槽或干冰槽中冷却;和/或，所述深冷处理在液氮中进行，时间为2-50h;和/或，所述粗加工为对所述轴瓦前体进行车削加工;和/或，所述精加工为对所述轴瓦前体进行磨削加工、铣削加工和打磨处理。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述高频感应加热的工艺参数为：功率为10-16KW，加热速率为15-50℃/s，加热温度为950-1100℃，感应加热时间为10-60s，频率范围为200-250KHz;和/或，所述深冷处理为一次性深冷处理2-50h，或以2h为一个处理周期，处理1-25次;和/或，所述铣削加工为通过铣削加工的处理加工等间距螺旋形槽，工艺参数为：转速为1300r/min-1500r/min，进给量为300-350mm/min，槽呈半圆形或方形，直径或深度为0.2-0.4mm±0.05mm，螺旋线升角为30°-60°，槽间距为15-30mm。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于高熵合金增材修复技术领域，更具体的说是涉及一种用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法。
背景技术
[0002]液化天然气(LNG)作为一种清洁能源，在提倡节能环保的当下越来越受到重视。LNG低温潜液泵在LNG的运输转移过程中起到了至关重要的作用。然而，在LNG低温潜液泵中比较常用的滚珠轴承在低温工况下寿命较短，工作较短时间以后滚珠轴承就会失稳失效，滚珠轴承的失效严重影响了LNG的运输转移效率和设备工作安全性。
[0003]高熵合金具有优异的低温力学性能和耐磨性，因此在材料科学及工程上相当受到重视。过去的合金中主要的金属成分可能只有一至两种。过往的概念中，若合金中加的金属种类越多，会使其材质脆化，但高熵合金和以往的合金不同，有多种金属却不会脆化。高熵合金具有优异的力学性能，主要表现为高强度和高硬度。这种特性使得高熵合金在各种工程应用中表现出色，能够在多种腐蚀以及极低温环境中保持稳定。具有较高的耐磨性，适用于需要承受高磨损的应用场景。通过对滑动轴承激光修复再制造轴承，对于实现低碳经济发展具有十分重要的意义。
发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0006]本发明技术方案之一：提供一种用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的高熵合金，所述高熵合金的通式为：(CrFeMnNi)xCuyAlzZw;
[0007]其中，Z选自Si、Ti、Ca或RE;x为0.550-0.800，y为0.150-0.300，z为0.100-0.150，w为0.005-0.05，且x、y、z与w之和为1。
[0008]本发明技术方案之二：提供一种上述高熵合金在滑动轴承用轴瓦电弧增材再制造修复或制备中的应用。
[0009]本发明技术方案之三：提供一种用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0010]对LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材进行预处理，得到预处理部件;
[0011]根据上述高熵合金的通式准备高熵合金原料，备用;
[0012]将所述高熵合金原料通过电弧增材对所述预处理部件进行处理，得到电弧增材处理部件;
[0013]所述电弧增材处理部件依次经高温短时退火、第一低温冷却、多道次中温退火、第二低温冷却、深冷处理、粗加工和精加工得到修复的轴瓦部件。
[0014]进一步的，所述预处理的步骤包括：所述轴瓦基材依次经打磨、清洁、预加热，得到预处理部件。
[0015]可选的，所述清洁为使用丙酮或乙醇进行清洁。
[0016]可选的，所述预加热的温度为100-200℃。
[0017]预处理步骤中，通过打磨去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等。
[0018]进一步的，所述高熵合金原料包括元素粉末和/或中间合金粉末。
[0019]其中，所述高熵合金原料包括Mn粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Al粉Ca粉、Si粉、Ti粉、Al-Ce粉末、Al-La粉末、Al-Y粉末、
铝锰合金粉、铝铁合金粉、铝铬合金粉、铝
镍合金粉、铝
铜合金粉、铝钙合金粉、铝硅合金粉和铝钛合金粉中的多种，以支持上述高熵合金的通式。
[0020]进一步的，所述电弧增材的工艺参数为：脉冲能量为0.5-2.5J，脉冲频率为5-25Hz，工作电流为40-65A，进给速度为150-500mm/min;保护气体为Ar，流量为10-20L/min。
[0021]进一步的，所述电弧增材中相邻两层熔覆材料旋转15°-45°。
[0022]通过旋转15°-45°，以避免应力集中。
[0023]进一步的，所述高温短时退火通过高频感应加热进行处理。
[0024]可选的，所述高频感应加热的工艺参数为：功率为10-16KW，加热速率为15-50℃/s，加热温度为950-1100℃，感应加热时间为10-60s，频率范围为200-250KHz。
[0025]进一步的，所述第一低温冷却为在液氮槽或干冰槽中冷却。
[0026]本发明中第一低温冷却为快速冷却至液氮温度或干冰温度。
[0027]本发明通过低温快速冷却(第一低温冷却)以强化晶格畸变能，增加多道次中温退火时相转变的驱动力。
[0028]进一步的，所述多道次中温退火在真空电阻炉或气体保护电阻炉中进行。
[0029]通过多道次中温退火降低修复再造区域高的内应力，诱导形成纳米析出相、并调整位错、孪晶的形态及分布，提升所修复轴瓦的硬度及低温下的耐磨性。
[0030]进一步的，所述多道次中温退火的退火温度为550-750℃，退火道次为4-10道次，退火总时间为15-60min。
[0031]进一步的，所述第二低温冷却为在液氮槽或干冰槽中冷却。
[0032]本发明中第二低温冷却为快速冷却至液氮温度或干冰温度。
[0033]本发明通过多道次中温退火和第二低温冷却结合，优化材料微观结构，提高材料的综合力学性能。
[0034]进一步的，所述深冷处理在液氮中进行，时间为2-50h。
[0035]需要说明的是，深冷处理中的在液氮中进行，具体为经过第二低温冷却后，单独在液氮槽中进行。
[0036]可选的，所述深冷处理为一次性深冷处理2-50h，或以2h为一个处理周期，处理1-25次。
[0037]本发明通过深冷处理可以稳定高熵合金组织，减轻低温下由于长时间服役所导致的轴承尺寸变化，提升轴瓦的运行平稳性。
[0038]进一步的，所述粗加工为对电弧增材处理部位进行车削加工。
[0039]其中，通过车削加工使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3-0.5mm)。
[0040]粗加工后对电弧增材处理部位进行X光射线探伤或超声波探伤，若修复区域仍存在孔洞、裂纹等缺陷，重复预处理、电弧增材、高温短时退火、第一低温冷却、多道次中温退火、第二低温冷却、深冷处理，至修复区域不存在缺陷。
[0041]进一步的，所述精加工为对电弧增材处理部位进行磨削加工、铣削加工和打磨处理。
[0042]可选的，所述铣削加工为通过铣削加工的处理加工等间距螺旋形槽，工艺参数为：转速为1300r/min-1500r/min，进给量为300-350mm/min，槽呈半圆形或方形，直径或深度为0.2-0.4mm±0.05mm，螺旋线升角为30°-60°，槽间距为15-30mm。
[0043]通过磨削加工，使其达到成品尺寸允许范围内;通过铣削加工，使成品具有高加工精度;通过打磨处理使轴瓦表面光洁度达到要求。
[0044]本发明技术方案之四：提供一种LNG低温潜液泵滑动轴承用轴瓦的制备方法，步骤包括：
[0045]根据上述高熵合金的通式准备高熵合金原料，备用;
[0046]将所述高熵合金原料通过电弧增材制备得到轴瓦前体;
[0047]所述LNG低温潜液泵滑动轴承用轴瓦前体依次经高温短时退火、第一低温冷却、多道次中温退火、第二低温冷却、深冷处理、粗加工和精加工得到所述轴瓦。
[0048]进一步的，所述高熵合金原料包括元素粉末和/或中间合金粉末。
[0049]其中，所述高熵合金原料包括Mn粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Al粉Ca粉、Si粉、Ti粉、Al-Ce粉末、Al-La粉末、Al-Y粉末、铝锰合金粉、铝铁合金粉、铝铬合金粉、铝镍合金粉、铝
铜合金粉、铝钙合金粉、铝硅合金粉和铝钛合金粉中的多种，以支持上述高熵合金的通式。
[0050]进一步的，所述电弧增材的工艺参数为：脉冲能量为0.5-2.5J，脉冲频率为5-25Hz，工作电流为40-65A，进给速度为150-500mm/min;保护气体为Ar，流量为10-20L/min。
[0051]可选的，所述电弧增材中相邻两层熔覆材料旋转15°-45°。
[0052]通过旋转15°-45°，以避免应力集中。
[0053]进一步的，所述高温短时退火通过高频感应加热进行处理。
[0054]可选的，所述高频感应加热的工艺参数为：功率为10-16KW，加热速率为15-50℃/s，加热温度为950-1100℃，感应加热时间为10-60s，频率范围为200-250KHz。
[0055]进一步的，所述第一低温冷却为在液氮槽或干冰槽中冷却。
[0056]本发明通过低温快速冷却(第一低温冷却)以强化晶格畸变能，增加多道次中温退火时相转变的驱动力。
[0057]进一步的，所述多道次中温退火在真空电阻炉或气体保护电阻炉中进行。
[0058]通过多道次中温退火降低轴瓦前体高的内应力，诱导形成纳米析出相、并调整位错、孪晶的形态及分布，提升轴瓦的硬度及低温下的耐磨性。
[0059]进一步的，所述多道次中温退火的退火温度为550-750℃，退火道次为4-10道次，退火总时间为15-60min。
[0060]进一步的，所述第二低温冷却为在液氮槽或干冰槽中冷却。
[0061]本发明通过多道次中温退火和第二低温冷却结合，优化材料微观结构，提高材料性能。
[0062]进一步的，所述深冷处理在液氮中进行，时间为2-50h。
[0063]可选的，所述深冷处理为一次性深冷处理2-50h，或以2h为一个处理周期，处理1-25次。
[0064]需要说明的是，深冷处理中的在液氮中进行，具体为经过第二低温冷却后，单独在液氮槽中进行。
[0065]进一步的，所述粗加工为对所述轴瓦前体进行车削加工。
[0066]其中，通过车削加工使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3-0.5mm)。
[0067]进一步的，所述精加工为对所述精加工为对电弧增材处理部位进行磨削加工、铣削加工和打磨处理进行磨削加工、铣削加工和打磨处理。
[0068]可选的，所述铣削加工为通过铣削加工的处理加工等间距螺旋形槽，工艺参数为：转速为1300r/min-1500r/min，进给量为300-350mm/min，槽呈半圆形或方形，直径或深度为0.2-0.4mm±0.05mm，螺旋线升角为30°-60°，槽间距为15-30mm。
[0069]本发明修复再制造或制备的滑动轴承可用于LNG低温潜液泵及其他低温工作环境设备。
[0070]本发明公开了以下技术效果：
[0071]本发明可有效提高LNG低温潜液泵轴承的稳定性和使用寿命，有利于降低维护时间和使用成本。
[0072]本发明电弧增材再制造修复的操作流程简单，且经过修复再制造的滑动轴承具有较高的硬度和较强的低温耐磨性能。
[0073]本发明通过对滑动轴承电弧增材再制造修复，不仅提升了滑动轴承轴瓦的强度和低温特性，还具有较高的抗腐蚀、抗磨和抗疲劳特性，可用在液氧液氮液化天然气等润滑的环境中，在可靠性及寿命方面有着优异的表现。
[0074]本发明通过深冷处理以稳定轴瓦的尺寸精度，提升滑动轴承的服役的可靠性及安全性。
[0075]本发明可实现LNG低温潜液泵滑动轴承的一次性成型，不需要常规生产所用到的感应熔炼炉、锻压机等设备，降低了滑动轴承的生产成本。
附图说明
[0076]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0077]图1为轴承组合图;
[0078]图2为轴承拆分图;
[0079]图3为轴瓦。
具体实施方式
[0080]现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0081]应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0082]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0083]在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
[0084]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0085]本发明高熵合金所用的原料均为市售产品，纯度不低于99.9%。
[0086]本发明具体实施方案中所涉及的室温和常温均为20-30℃。
[0087]本发明待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材的规格尺寸为：内径36mm，长26mm，厚4.5mm。
[0088]图1为轴承组合图;图2为轴承拆分图;图3为轴瓦。
[0089]实施例1
[0090]用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0091]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.65Cu0.2Al0.12Si0.03准备原料，其中原料为：Mn粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Si粉、Al粉;
[0092]S2、对待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材打磨，去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等，随后去除表面的灰尘、杂质、污垢后，使用高浓度乙醇进行清洁，再对轴瓦基材预加热至160℃，得到预处理轴瓦部件;
[0093]S3、对预处理轴瓦部件待修复部位进行电弧增材处理，得到电弧增材处理部件，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量0.8J;脉冲频率10Hz;工作电流45A;进给速度150mm/min;保护气体Ar，保护气流量12L/min;
[0094]S4、对电弧增材处理部件通过高频感应加热进行高温短时退火处理，高温短时退火处理结束后直接在液氮槽中进行第一低温冷却，冷却至液氮温度;
[0095]其中，高频感应加热的参数为：功率10KW，加热速率46℃/s，加热温度920℃，感应加热时间20s，频率220KHz;
[0096]S5、第一低温冷却后在气体保护电阻炉中进行多道次中温退火处理，多道次中温退火处理结束后直接在液氮槽中快速冷却进行第二低温冷却，冷却至液氮温度;
[0097]其中，多道次中温退火处理的温度为550℃，退火道次为4道次，每道次处理时间为5min;
[0098]S6、第二低温冷却结束后在液氮槽中深冷处理15h;
[0099]S7、深冷处理结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);对加工后的熔覆部位进行X光射线探伤或超声波探伤，检查修复区域是否存在孔洞、裂纹等缺陷;若出现明显缺陷，可重复前述打磨、清洁处理及电弧增材再制造S2-S7过程，直至再制造区域不存在缺陷;
[0100]S8、车削加工后进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0101]实施例2
[0102]用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0103]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.6Cu0.21Al0.15Ti0.04准备原料，其中原料为：Ti粉、Cr粉、Fe粉、Mn粉、Ni粉、Cu粉和Al粉及AlFe合金粉、AlCr合金粉和AlTi合金粉;
[0104]S2、对待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材打磨，去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等，随后去除表面的灰尘、杂质、污垢后，使用高浓度乙醇进行清洁，再对轴瓦基材预加热至160℃，得到预处理轴瓦部件;
[0105]S3、对预处理轴瓦部件待修复部位进行电弧增材处理，得到电弧增材处理部件，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量2J;脉冲频率10Hz;工作电流55A;进给速度300mm/min;保护气体Ar，保护气流量16L/min;
[0106]S4、对电弧增材处理部件通过高频感应加热进行高温短时退火处理，高温短时退火处理结束后直接在液氮槽中进行第一低温冷却，冷却至液氮温度;
[0107]其中，高频感应加热的参数为：功率12KW，加热速率30℃/s，加热温度960℃，感应加热时间32s，频率225KHz;
[0108]S5、第一低温冷却后在气体保护电阻炉中进行多道次中温退火处理，多道次中温退火处理结束后直接在液氮槽中快速冷却进行第二低温冷却，冷却至液氮温度;
[0109]其中，多道次中温退火处理的温度为550℃，退火道次为5道次，每道次处理时间为5min;
[0110]S6、第二低温冷却结束后在液氮槽中深冷处理10h;
[0111]S7、深冷处理结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);对加工后的熔覆部位进行X光射线探伤或超声波探伤，检查修复区域是否存在孔洞、裂纹等缺陷;若出现明显缺陷，可重复前述打磨、清洁处理及电弧增材再制造S2-S7过程，直至再制造区域不存在缺陷;
[0112]S8、车削加工后进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0113]实施例3
[0114]用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0115]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.7Cu0.16Al0.125Ti0.015准备原料，其中原料为：FeCr粉、FeMn粉、FeNi粉、CuCr粉及AlTi合金粉、AlFe合金粉、AlMn合金粉、AlNi合金粉;
[0116]S2、对待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材打磨，去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等，随后去除表面的灰尘、杂质、污垢后，使用高浓度乙醇进行清洁，再对轴瓦基材预加热至160℃，得到预处理轴瓦部件;
[0117]S3、对预处理轴瓦部件待修复部位进行电弧增材处理，得到电弧增材处理部件，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量2J;脉冲频率15Hz;工作电流55A;进给速度300mm/min;保护气体Ar，保护气流量16L/min;
[0118]S4、对电弧增材处理部件通过高频感应加热进行高温短时退火处理，高温短时退火处理结束后直接在液氮槽中进行第一低温冷却，冷却至液氮温度;
[0119]其中，高频感应加热的参数为：功率14KW，加热速率20℃/s，加热温度1000℃，感应加热时间50s，频率230KHz;
[0120]S5、第一低温冷却后在气体保护电阻炉中进行多道次中温退火处理，多道次中温退火处理结束后直接在液氮槽中快速冷却进行第二低温冷却，冷却至液氮温度;
[0121]其中，多道次中温退火处理的温度为650℃，退火道次为5道次，每道次处理时间为4min;
[0122]S6、第二低温冷却结束后在液氮槽中深冷处理20h，其中，深冷处理以2h为一个深冷处理周期，共处理10个周期;
[0123]S7、深冷处理结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);对加工后的熔覆部位进行X光射线探伤或超声波探伤，检查修复区域是否存在孔洞、裂纹等缺陷;若出现明显缺陷，可重复前述打磨、清洁处理及电弧增材再制造S2-S7过程，直至再制造区域不存在缺陷;
[0124]S8、车削加工后进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0125]实施例4
[0126]用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0127]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.67Cu0.17Al0.12Ca0.04准备原料，其中原料为：Cr粉、Fe粉、Mn粉、Ni粉、Cu粉及AlCr合金粉、AlFe合金粉和AlCa合金粉;
[0128]S2、对待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材打磨，去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等，随后去除表面的灰尘、杂质、污垢后，使用高浓度乙醇进行清洁，再对轴瓦基材预加热至160℃，得到预处理轴瓦部件;
[0129]S3、对预处理轴瓦部件待修复部位进行电弧增材处理，得到电弧增材处理部件，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量2.2J;脉冲频率15Hz;工作电流60A;进给速度350mm/min;保护气体Ar，保护气流量16L/min;
[0130]S4、对电弧增材处理部件通过高频感应加热进行高温短时退火处理，高温短时退火处理结束后直接在液氮槽中进行第一低温冷却，冷却至液氮温度;
[0131]其中，高频感应加热的参数为：功率16KW，加热速率26℃/s，加热温度1040℃，感应加热时间40s，频率220KHz;
[0132]S5、第一低温冷却后在气体保护电阻炉中进行中温退火处理，中温退火处理结束后直接在液氮槽中快速冷却进行第二低温冷却，冷却至液氮温度;
[0133]其中，多道次中温退火处理的温度为600℃，退火道次为5道次，每道次处理时间为4min;
[0134]S6、第二低温冷却结束后在液氮槽中深冷处理32h，其中，深冷处理以2h为一个深冷处理周期，共处理16个周期;
[0135]S7、深冷处理结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);对加工后的熔覆部位进行X光射线探伤或超声波探伤，检查修复区域是否存在孔洞、裂纹等缺陷;若出现明显缺陷，可重复前述打磨、清洁处理及电弧增材再制造S2-S7过程，直至再制造区域不存在缺陷;
[0136]S8、车削加工后进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0137]实施例5
[0138]LNG低温潜液泵滑动轴承用轴瓦的制备步骤包括：
[0139]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.7Cu0.15Al0.12Si0.03准备原料，其中原料为：Mn粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Al粉、Si粉及AlFe合金粉、AlCr合金粉、AlCu合金粉、AlSi合金粉和AlTi合金粉;
[0140]S2、选用9Cr18钢为基板，以上述粉体为原料，通过电弧增材技术制备LNG低温潜液泵滑动轴承用轴瓦，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量0.8J;脉冲频率10Hz;工作电流45A;进给速度150mm/min;保护气体Ar，保护气流量12L/min;
[0141]S3、对电弧增材处理部件通过高频感应加热进行高温短时退火处理，高温短时退火处理结束后直接在液氮槽中进行第一低温冷却，冷却至液氮温度;
[0142]其中，高频感应加热的参数为：功率10KW，加热速率46℃/s，加热温度920℃，感应加热时间20s，频率220KHz;
[0143]S4、第一低温冷却后在气体保护电阻炉中进行多道次中温退火处理，多道次中温退火处理结束后直接在液氮槽中快速冷却进行第二低温冷却，冷却至液氮温度;
[0144]其中，多道次中温退火处理的温度为550℃，退火道次为4道次，每道次处理时间为5min;
[0145]S5、第二低温冷却结束后在液氮槽中深冷处理15h;
[0146]S6、深冷处理结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);之后对零件进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0147]对比例1
[0148]用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0149]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.65Cu0.2Al0.12Si0.03准备原料，其中原料为：Mn粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、Cu粉、Si粉和Al粉;
[0150]S2、对待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材打磨，去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等，得到预处理轴瓦部件;
[0151]S3、对预处理轴瓦部件待修复部位进行电弧增材处理，得到电弧增材处理部件，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量0.8J;脉冲频率10Hz;工作电流45A;进给速度150mm/min;保护气体Ar，保护气流量12L/min;
[0152]S4、电弧增材处理部件不进行高温短时退火处理，直接在气体保护电阻炉中进行中温退火处理，中温退火处理结束后直接在液氮槽中快速冷却进行第二低温冷却，冷却至液氮温度;
[0153]其中，多道次中温退火处理的温度为550℃，退火道次为4道次，每道次处理时间为5min;
[0154]S5、第二低温冷却结束后在液氮槽中深冷处理15h;
[0155]S6、深冷处理结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);对加工后的熔覆部位进行X光射线探伤或超声波探伤，检查修复区域是否存在孔洞、裂纹等缺陷;若出现明显缺陷，可重复前述打磨、清洁处理及电弧增材再制造S2-S6过程，直至再制造区域不存在缺陷;
[0156]S7、车削加工后进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0157]对比例2
[0158]用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0159]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.6Cu0.16Al0.2Ti0.04准备原料，其中原料为：Ti粉、Cr粉、Fe粉、Mn粉、Ni粉、Cu粉和Al粉及AlFe合金粉、AlCr合金粉和AlTi合金粉;
[0160]S2、对待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材打磨，去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等，随后去除表面的灰尘、杂质、污垢后，使用高浓度乙醇进行清洁，再对轴瓦基材预加热至160℃，得到预处理轴瓦部件;
[0161]S3、对预处理轴瓦部件待修复部位进行电弧增材处理，得到电弧增材处理部件，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量2J;脉冲频率10Hz;工作电流55A;进给速度300mm/min;保护气体Ar，保护气流量16L/min;
[0162]S4、对电弧增材处理部件通过高频感应加热进行高温短时退火处理，高温短时退火处理结束后直接在液氮槽中进行第一低温冷却，冷却至液氮温度;
[0163]其中，高频感应加热的参数为：功率12KW，加热速率30℃/s，加热温度960℃，感应加热时间32s，频率225KHz;
[0164]S5、第一低温冷却后在气体保护电阻炉中进行单道次长时间中温退火处理，其中，退火温度为550℃，退火时间为25min;
[0165]S6、第二低温冷却结束后在液氮槽中深冷处理10h;
[0166]S7、深冷处理结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);
[0167]S8、车削加工后进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0168]对比例3
[0169]用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0170]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.7Cu0.16Al0.125Ti0.015准备原料，其中原料为：Ti粉、Cr粉、Fe粉、Mn粉、Ni粉、Cu粉和Al粉;
[0171]S2、对待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材打磨，去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等，随后去除表面的灰尘、杂质、污垢后，使用高浓度乙醇进行清洁，再对轴瓦基材预加热至160℃，得到预处理轴瓦部件;
[0172]S3、对预处理轴瓦部件待修复部位进行电弧增材处理，得到电弧增材处理部件，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量2J;脉冲频率15Hz;工作电流55A;进给速度300mm/min;保护气体Ar，保护气流量16L/min;
[0173]S4、将电弧增材处理部件在气体保护电阻炉中进行多道次中温退火处理，多道次中温退火处理结束后直接在液氮槽中快速冷却进行第二低温冷却，冷却至液氮温度;
[0174]其中，多道次中温退火处理的温度为650℃，退火道次为5道次，每道次处理时间为4min;
[0175]S5、第二低温冷却结束后在液氮槽中深冷处理20h，其中，深冷处理以2h为一个深冷处理周期，共处理10个周期;
[0176]S6、深冷处理结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);对加工后的熔覆部位进行X光射线探伤或超声波探伤，检查修复区域是否存在孔洞、裂纹等缺陷;若出现明显缺陷，可重复前述打磨、清洁处理及电弧增材再制造S2-S6过程，直至再制造区域不存在缺陷;
[0177]S7、车削加工后进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0178]对比例4
[0179]用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法，步骤包括：
[0180]S1、根据通式(CrFeMnNi)0.67Cu0.17Al0.12Ca0.04准备原料，其中原料为：Cr粉、Fe粉、Mn粉、Ni粉、Cu粉及AlCr合金粉、AlFe合金粉和AlCa合金粉;
[0181]S2、对待修复的LNG低温潜液泵滑动轴承的轴瓦基材打磨，去除轴瓦表面磨损、烧蚀、裂纹、变形、翻边、剥落、腐蚀坑等，随后去除表面的灰尘、杂质、污垢后，使用高浓度乙醇进行清洁，再对轴瓦基材预加热至160℃，得到预处理轴瓦部件;
[0182]S3、对预处理轴瓦部件待修复部位进行电弧增材处理，得到电弧增材处理部件，其中电弧增材处理的参数为：脉冲能量2.2J;脉冲频率15Hz;工作电流60A;进给速度350mm/min;保护气体Ar，保护气流量16L/min;
[0183]S4、对电弧增材处理部件通过高频感应加热进行高温短时退火处理，高温短时退火处理结束后水冷;
[0184]其中，高频感应加热的参数为：功率16KW，加热速率26℃/s，加热温度1040℃，感应加热时间40s，频率220KHz;
[0185]S5、将样品在气体保护电阻炉中进行中温退火处理，中温退火处理结束后直接空冷;
[0186]其中，中温退火处理的温度为600℃，时间为20min;
[0187]S6、中温退火结束后，对电弧增材区域进行车削加工，使其略大于成品尺寸(约超过成品尺寸0.3mm);对加工后的熔覆部位进行X光射线探伤或超声波探伤，检查修复区域是否存在孔洞、裂纹等缺陷;若出现明显缺陷，可重复前述打磨、清洁处理及电弧增材再制造S2-S6过程，直至再制造区域不存在缺陷;
[0188]S7、车削加工后进行磨削加工，使其达到成品尺寸允许的范围(内径35mm，长25mm，厚4mm);随后在磨削加工后的表面通过数控铣床铣削加工等间距螺旋形槽，铣刀选用合金钢铣刀，转速为1400r/min，进给量为320mm/min，槽呈半圆形，半径为0.25mm，螺旋线升角为35°，槽间距15mm;然后在进行精细打磨处理，使轴瓦表面粗糙度达到Ra≤1.6μm。
[0189]对比例5
[0190]与实施例5相比，所选用的原料配比、电弧增材处理参数、热处理参数及深冷处理参数均一致，不同之处是该工艺增加了X光射线探伤、待修复部位打磨、修复区域检测、重复打磨及修复过程，适用于LNG低温潜液泵滑动轴承的修复再制造。
[0191]对比例6-13
[0192]与实施例1相比，不同之处仅在于，元素配比不同，具体见表1。
[0193]表1
[0194]
项目通式差异对比例6(CrFeMnNi)0.82Cu0.03Al0.12Si0.03(CrFeMnNi)的比例高于0.8对比例7(CrFeMnNi)0.5Cu0.25Al0.135Si0.115(CrFeMnNi)的比例低于0.55对比例8(CrFeMnNi)0.55Cu0.32Al0.115Si0.015Cu的比例高于0.3对比例9(CrFeMnNi)0.7Cu0.14Al0.145Si0.015Cu的比例低于0.15对比例10(CrFeMnNi)0.675Cu0.15Al0.16Si0.015Al的比例高于0.15对比例11(CrFeMnNi)0.7Cu0.25Al0.035Si0.015Al的比例低于0.1对比例12(CrFeMnNi)0.6Cu0.165Al0.135Si0.1Si的比例高于0.05对比例13(CrFeMnNi)0.6Cu0.25Al0.147Si0.003Si的比例低于0.005
[0195]试验例
[0196]对实施例1-5和对比例1-13制备得到的轴瓦性能参数进行检测，结果如表2所示。
[0197]显微硬度的检测方法为通过显微硬度计金刚石压头在一定试验力(6N)下压入材料表面，测量压痕的对角线长度来计算硬度值;
[0198]平均摩擦系数的检测方法为通过往复摩擦测试机，模拟实际使用中的往复运动，测量摩擦力随时间和次数的变化。
[0199]表2
[0200]
滑动轴承显微硬度(HV)平均摩擦系数实施例1536.10.23实施例2495.80.21实施例3498.20.29实施例4525.70.26实施例5512.30.26对比例1486.50.32对比例2478.20.39对比例3502.30.33对比例4482.40.48对比例5498.60.39对比例6513.50.36对比例7496.60.28对比例8522.50.33对比例9477.40.26对比例10466.30.25对比例11485.60.34对比例12478.30.26对比例13488.90.30
[0201]通过表2中实施例与对比例的数据可以看出，本发明提供的轴瓦基材预处理、电弧增材、高温短时退火、第一低温冷却、多道次中温退火、第二低温冷却、深冷处理、粗加工、精加工的修复方法，达到了熔覆层与基体良好结合的目的;通过在电弧增材处理以后，进行高温短时退火，细化高熵合金熔覆层的表层组织;通过深冷处理以调控熔覆层中位错、层错等缺陷的形态及分布，增强修复后轴承的硬度以及耐磨特性;在上述各个工艺的共同作用之下，达到了对滑动轴承电弧增材再制造的目的，提升了轴瓦的使用寿命，且滑动轴承的显微硬度≥595.8HV，平均摩擦系数≤0.29，达到了高强度、高耐磨性的要求，有利于在低温应用场合下的应用。
[0202]实施例5的数据可以看出，采用本发明制备方法制备制备得到的轴瓦基材，低温环境下具有较好的耐磨性能。
[0203]对比例5与实施例1数据对比可以看出，当采用其他高熵合金粉末对轴瓦进行修复时，会使得轴瓦硬度降低，摩擦系数增大。
[0204]对比例6-13和实施例1的数据对比可以看出，当改变元素配比时，会使得轴瓦的硬度和摩擦系数发生变化，其中，通式中x取值的变化，会带来轴瓦硬度和压缩屈服强度的变化;y取值的变化，会带来轴瓦的屈服强度和硬度变化，改变轴瓦合金塑性;z取值的变化，会带来轴瓦的硬度和抗拉强度的变化;w取值的变化，会带来合轴瓦的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性的变化。
[0205]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0206]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
说明书附图(3)
声明：
“用于LNG低温潜液泵滑动轴承的电弧增材再制造修复的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：华东交通大学
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2025年05月08日 ~ 10日 
