CN113174547B - 铁基非晶合金粉、其制备方法及在激光熔覆中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁基非晶合金粉、其制备方法及在激光熔覆中的应用，旨在解决铁基非晶成本高、非晶化不彻底以及现有非晶激光熔覆层耐腐蚀性不足的技术问题。所涉及的铁基非晶粉的合金表达式为Fe_48+xCr₁₅Mo_14‑xC₁₅B₆Y₂，以Fe、Cr、Mo、B、C、Y为原料在真空电弧炉中进行熔炼，再通过气雾化制备非晶粉末，然后在钢材表面激光熔覆硬质涂层，平均硬度达到1094HV_0.2以上，非晶粉主要是非晶成分，并有少量Cr₂₃C₆和Fe₂₃B₆晶体相，极大地改善了钢材的耐腐蚀性。

Description

铁基非晶合金粉、其制备方法及在激光熔覆中的应用

技术领域

本发明涉及材料表面改性技术领域，具体涉及一种铁基非晶合金粉、其制备方法及在激光熔覆中的应用。

背景技术

现有Q235、45钢、AISI 4140钢、42CrMo等钢材，由于含碳较低，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途较广泛，但其耐腐蚀性差强人意，这也大大影响了其制件的使用寿命和应用领域。

与常规多晶金属材料相比，非晶态合金呈现长程无序、短程有序的结构特性，具有许多优异的力学和物理性能，如高强度、耐腐蚀、耐磨性、良好的磁性能等，具有巨大的潜在应用前景。

激光熔覆（Laser Cladding）亦称激光熔敷或激光包覆，是一种新的表面改性技术；它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成冶金结合的添料熔覆层。而将非晶合金作为激光熔覆涂层材料，应用于一些钢材（如Q235、45钢、AISI 4140钢、42CrMo钢等）表面改性技术领域，能起到防护作用，或形成特种物理化学性能，进而拓展非晶材料的应用领域。在当前，铁基非晶则是人们研究和关注的重点，比如专利文献CN110527930A中公开了一种铁基非晶激光熔覆涂层材料及其制备方法，其能够显著提高Q235钢的耐磨性和硬度，以用于重载高速液压转子、轴承、精密高耐磨锻压件表面改性材料；但其制备成本仍较高（含大量贵重的Mo元素），而且也难以适用于对耐腐蚀性要求比较高的领域，如地下采煤设备液压支架、钻杆及钻井，以及锅炉壁、船舶甲板、石油管、叶轮修复、发动机制造与再制造的等。

发明内容

本发明一方面是提供一种铁基非晶合金粉及其制备方法，旨在解决铁基非晶成本高、非晶化不彻底的技术问题。

另一方面是提供一种钢材表面改性方法，旨在解决现有的钢基材（Q235、45钢、AISI 4140钢、42CrMo钢等）表面涂层耐腐蚀性不足的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种铁基合金，其合金表达式为Fe_48+xCr₁₅Mo_14-xC₁₅B₆Y₂，其中x大于0、小于等于14。

所述铁基非晶合金粉的制备方法， 包括如下步骤：

（1）配料：所述原子百分比配置Fe、Mo、Cr、Y、C、B各原料；

（2）熔炼母合金：将上步所配置的各原料混合后置真空电弧熔炼炉中，于钛合金锭吸气剂和高纯氩气气氛下进行熔炼，且各合金原料在液相状态下的总时间至少1h，重熔2～4次，得母合金；

（3）气雾化制备非晶粉：将上步所得母合金置于石英管中在（4～6）×10^-2 Pa的真空度环境下加热至1200～1400K左右感应熔炼，然后以8～10MPa的氩气对母合金熔体进行冲击雾化，收集金属粉末即得铁基非晶合金粉。

在所述步骤（1）中，在称取各合金原材料之前，先去除其表面氧化膜及杂质，然后以无水乙醇进行超声波清洗。

在所述步骤（2）中，每次重熔炼前对合金锭进行翻转处理，以保证熔炼均匀。

在所述步骤（3）中，在气体雾化过程中采用紧耦合喷嘴，以提高熔体雾化效率。

一种非晶激光熔覆涂层，其以上述铁基非晶合金粉为涂层原料，于惰性气体保护氛围下在基材表面进行激光熔覆所形成的强化涂层。

一种钢材表面改性方法，包括如下步骤：

取所述铁基非晶合金粉加入同步送粉仪中，并把基材置于激光头下的工作台上，使激光束与打磨好的基体保持垂直，然后在气流量为15～20L/min的氩气保护下进行激光熔覆，得铁基非晶激光熔覆涂层；其中，激光功率为1500～1800W，扫描速度为5～7mm/min，光斑直径3.0～4.0mm，搭接率45～55%，送粉量8.5～9.0g/min。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1. 本发明铁基合金Fe_48+xCr₁₅Mo_14-xC₁₅B₆Y₂，合金中Cr的含量原子百分比在10～17之间取值，保证了合金的耐蚀性，通过降低价格昂贵的金属Mo，大大降低了生产成本，通过调整铁钼比得到的激光熔覆涂层耐腐蚀性能好且硬度高，而且制备流程简单，有利于工业化的应用。

2.本发明基于气雾化制备非晶粉，方便通过调节气体压力来控制非晶粉的粒径，非晶粉的氧含量低且气雾化生产成本低。

3.本发明激光熔覆涂层的制作效率，高熔覆层厚度可以达到0.9mm,平均硬度达到1094HV_0.2。

附图说明

图1为本发明实施例中Fe-Cr-Mo-B-C-Y铁基非晶粉的形貌照片。

图2为本发明实施例中Fe-Cr-Mo-B-C-Y铁基非晶粉的XRD分析图。

图3为本发明实施例中Fe-Cr-Mo-B-C-Y激光熔覆涂层表面的形貌照片。

图4为本发明实施例中Fe-Cr-Mo-B-C-Y激光熔覆涂层表面至基体的显微硬度对比图。

图5为本发明实施例中Fe-Cr-Mo-B-C-Y激光熔覆涂层的动态极化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料；所涉及的加工制作方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1：铁基非晶（Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂）、激光熔覆涂层的制备与应用

铁基非晶粉（Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂）制备方法，具体包括以下步骤：

（1）配料：选取纯度为99.99wt%的Fe、纯度为99.9wt%的Mo（钼）、纯度为99.99%的Cr（铬）、纯度为99.5wt%的Y（钇）、纯度为99.99wt%的C、纯度为80wt%的FeB，且其余为Fe，元素按照质量百分比计为：Fe51.29%，Mo25.7%，Cr14.92%，Y3.4%，C3.45%，B1.24%进行配料；在称取原材料之前，把原材料的表面氧化膜等杂质用砂纸或砂轮机去除，后将原材料Fe、Cr、Mo放入盛有无水乙醇的烧杯中超声波清洗180s，然后用吹风机将其完全干燥；

（2）熔炼母合金：在真空电弧熔炼中，在钛合金锭吸气剂和高纯氩气气氛下，采用电磁搅拌和水冷铜坩埚，将已配好料进行熔炼，为了合金熔炼均匀，每个合金锭在液相状态下的总时间应超过1h，每次熔炼后对合金锭进行翻转处理并保证重熔4次，在熔炼过程中，电弧熔炼炉的火焰温度可达3000℃以上，该方法可保证合金锭熔炼均匀；

（3）气雾化制备非晶粉：利用小型真空气雾化炉（沈阳欣工科技有限公司生产，下同）在气体雾化过程中，采用紧耦合式喷嘴以提高熔体雾化效率。母合金首先在真空度为5×10^-2 Pa的真空环境中，在特制石英管中加热至1300K左右感应熔炼，然后在压力为8～10MPa氩气冲击下雾化，在高纯氩气保护下，熔体通过导气管喷射而下注入粉末收集器中，该方法可得到球形度较好的非晶粉。

激光熔覆涂层的制备：

利用激光熔覆（RFL-A2000D型半导体激光器，下同）进行激光熔覆，先将所制得的铁基非晶粉加入同步送粉仪中，并把Q235钢材置于激光头下的工作台上，使激光束与打磨好的基体保持垂直，然后在气流量为15～20L/min的氩气保护下进行激光熔覆，得铁基非晶激光熔覆涂层；其中，激光功率为1600w，扫描速度为6mm/min，光斑直径3.5mm，搭接率50%，送粉量8.7g/min。

Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂铁基非晶粉的形貌如图1所示。

Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂铁基非晶粉的XRD分析如图2所示。

Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂铁基非晶激光熔覆涂层的形貌如图3a所示。

从图1可知，气雾化制备的粉末成球率高，流动性好，易使涂覆层均匀致密，由图2可知，当Fe增加到一定含量时，粉末会出现不同程度的晶化，但通过电化学测试发现非晶粉末熔覆层的耐腐蚀性能不一定比晶化粉末熔覆层好；从图3a可知，熔覆层与基材之间形成良好的冶金结合，无明显的气孔及裂纹等缺陷，熔覆层形成致密地岛状结构。

用HV-1000A型显微维氏硬度计测定熔覆层表面至基体的硬度载荷为200g，时间为15s，结果如图4所示，熔覆层材料相对于基体材料具有高得多的显微硬度，约为1200HV_0.2左右，波动的主要原因是强化相Cr₂₃C₆弥散分布在熔覆层中。

在CHI660E系列电化学工作站上进行耐腐蚀试验（实验条件设置：在铂对电极和饱和甘汞参比电极（SCE），以样品为工作电极，抛光镜面，用固化硅橡胶密封，只留下1cm²的曝光面积在室温下对样品的腐蚀行为进行评价。在3.5wt%NaCl溶液中将样品浸泡10分钟测量开路电位400s之后，再以电位扫描速率0.001V/s的电位动态极化曲线），测得激光熔覆涂层的动态极化曲线结果如图5所示，涂层的腐蚀电流和腐蚀电位（见表1）分别为1.978×10^{- 5}A·cm^-2、-0.634V，显著提高了Q235钢材基体的耐腐蚀性能，拓展了Q235部件的应用范围。

实施例2：铁基非晶（Fe₅₃Cr₁₅Mo₉C₁₅B₆Y₂）、激光熔覆涂层的制备与应用

铁基非晶粉制备方法，具体包括以下步骤：

（1）配料：选取纯度为99.99wt%的Fe、纯度为99.9wt%的Mo、纯度为99.99%的Cr、纯度为99.5wt%的Y、纯度为99.99wt%的C、纯度为80wt%的FeB且其余为Fe，元素按照质量百分比计为：Fe58.89%，Mo17.18%，Cr15.52%，Y3.54%，C3.58%，B1.29%进行配料，在称取原材料之前，把原材料的表面氧化膜等杂质用砂纸或砂轮机去除，后将原材料Fe、Cr、Mo放入盛有无水乙醇的烧杯中超声波清洗180s，然后用吹风机将其完全干燥；

（2）熔炼母合金：在真空电弧熔炼中，在钛合金锭吸气剂和高纯氩气气氛下，采用电磁搅拌和水冷铜坩埚，将已配好料进行熔炼，为了合金熔炼均匀，每个合金锭在液相状态下的总时间应超过1h，每次熔炼后对合金锭进行翻转处理并保证重熔4次，在熔炼过程中，电弧熔炼炉的火焰温度可达3000℃以上，该方法可保证合金锭熔炼均匀；

（3）气雾化制备非晶粉：在气体雾化过程中，为了提高熔体雾化效率，采用紧耦合式喷嘴。母合金首先在真空度为5×10^-2Pa的真空环境中，在特制石英管中加热至1300K感应熔炼，然后在压力为10Mpa氩气冲击下雾化，在高纯氩气保护下，熔体通过导气管喷射而下注入粉末收集器中，该方法可得到球形度较好的非晶粉；

（4）涂层制备：将（3）制备好的非晶粉加入同步送粉仪（RFL-A2000D型半导体激光器设备）中，并把Q235钢材置于激光头下的工作台上，使激光束与打磨好的基体保持垂直，然后在气流量为15～20L/min的氩气保护下进行激光熔覆，得铁基非晶激光熔覆涂层；其中，激光功率为1600w，扫描速度为6mm/min，光斑直径3.5mm，搭接率50%，送粉量8.7g/min。

Fe₅₃Cr₁₅Mo₉C₁₅B₆Y₂铁基非晶粉的XRD分析如图2所示。

Fe₅₃Cr₁₅Mo₉C₁₅B₆Y₂铁基非晶激光熔覆涂层的形貌如图3b所示。

从图2可知，当x为5时，气雾化制备的粉末仍然为非晶态结构，而从图3b的形貌中可以看出熔覆层由原先的岛状结构变为板条状结构，说明Mo对元素的富集起到一定的作用。

用HV-1000A型显微维氏硬度计测定熔覆层表面至基体的硬度载荷为200g，时间为15s，结果如图4所示，熔覆层材料相对于基体材料具有高得多的显微硬度，约为1200HV左右，波动的主要原因是强化相Cr₂₃C₆弥散分布在熔覆层中

在CHI660E系列电化学工作站上进行耐腐蚀试验（试验条件：在铂对电极和饱和甘汞参比电极（SCE），以样品为工作电极，抛光镜面，用固化硅橡胶密封，只留下1cm²的曝光面积在室温下对样品的腐蚀行为进行评价。在3.5wt%NaCl溶液中将样品浸泡10分钟测量开路电位400s之后，再以电位扫描速率0.001V/s的电位动态极化曲线），测得激光熔覆涂层的动态极化曲线结果如图5所示，涂层的腐蚀电流和腐蚀电位（见表1）分别为4.034×10^-5A·cm^-2、-0.646V，显著提高了Q235钢材基体的耐腐蚀性能，拓展了Q235部件的应用范围。

实施例3：铁基非晶（Fe_55.5Cr₁₅Mo_6.5C₁₅B₆Y₂）、激光熔覆涂层的制备与应用

具体包括以下步骤：

（1）配料：选取纯度为99.99wt%的Fe、纯度为99.9wt%的Mo、纯度为99.99%的Cr、纯度为99.5wt%的Y、纯度为99.99wt%的C、纯度为80wt%的FeB且其余为Fe，元素按照质量百分比计为：Fe62.92%，Mo12.66%，Cr15.83%，Y3.61%，C3.66%，B1.32%进行配料，在称取原材料之前，把原材料的表面氧化膜等杂质用砂纸或砂轮机去除，后将原材料Fe、Cr、Mo放入盛有无水乙醇的烧杯中超声波清洗180s，然后用吹风机将其完全干燥；

（2）熔炼母合金：在真空电弧熔炼中，在钛合金锭吸气剂和高纯氩气气氛下，采用电磁搅拌和水冷铜坩埚，将已配好料进行熔炼，为了合金熔炼均匀，每个合金锭在液相状态下的总时间应超过1h，每次熔炼后对合金锭进行翻转处理并保证重熔4次，在熔炼过程中，电弧熔炼炉的火焰温度可达3000℃以上，该方法可保证合金锭熔炼均匀；

（3）气雾化制备非晶粉：在气体雾化过程中，为了提高熔体雾化效率，采用了紧耦合式喷嘴设计。母合金首先在真空度为5×10^-2 Pa的真空环境中，在特制石英管中加热至1300K左右感应熔炼，然后在压力为9Mpa氩气冲击下雾化，在高纯氩气保护下，熔体通过导气管喷射而下注入粉末收集器中，该方法可得到球形度较好的非晶粉；

（4）涂层制备：将（3）制备好的非晶粉加入同步送粉仪（RFL-A2000D型半导体激光器设备）中，并把Q235钢材置于激光头下的工作台上，使激光束与打磨好的基体保持垂直，然后在气流量为15~20L/min的氩气保护下进行激光熔覆，得铁基非晶激光熔覆涂层；其中，激光功率为1600w，扫描速度为6mm/min，光斑直径3.5mm，搭接率50%，送粉量8.7g/min。

Fe_55.5Cr₁₅Mo_6.5C₁₅B₆Y₂铁基非晶粉的XRD分析如图2所示。

Fe_55.5Cr₁₅Mo_6.5C₁₅B₆Y₂铁基非晶激光熔覆涂层的形貌如图3c所示。

从图2知，随着Fe含量增加，粉末主要为非晶相，但在2θ=45°左右开始析出α-Fe相，说明随着Fe含量增加非晶形成能开始下降。

用HV-1000A型显微维氏硬度计测定熔覆层表面至基体的硬度载荷为200g，时间为15s，结果如图4所示，熔覆层材料相对于基体材料具有高得多的显微硬度，约为1200HV_0.2左右，波动的主要原因是强化相Cr₂₃C₆弥散分布在熔覆层中。

在CHI660E系列电化学工作站上进行耐腐蚀试验（试验条件：在铂对电极和饱和甘汞参比电极（SCE），以样品为工作电极，抛光镜面，用固化硅橡胶密封，只留下1cm²的曝光面积在室温下对样品的腐蚀行为进行评价。在3.5wt%NaCl溶液中将样品浸泡10分钟测量开路电位400s之后，再以电位扫描速率0.001V/s的电位动态极化曲线），测得激光熔覆涂层的动态极化曲线结果如图5所示，涂层的腐蚀电流和腐蚀电位（见表1）分别为1.274×10^-5A·cm^-2、-0.476V，显著提高了Q235钢材基体的耐腐蚀性能，加大了Q235部件的应用范围。

实施例4：铁基非晶（Fe₅₈Cr₁₅Mo₄C₁₅B₆Y₂）、激光熔覆涂层的制备与应用，具体包括以下步骤：

（1）配料：选取纯度为99.99wt%的Fe、纯度为99.9wt%的Mo、纯度为99.99%的Cr、纯度为99.5wt%的Y、纯度为99.99wt%的C、纯度为80wt%的FeB且其余为Fe,元素按照质量百分比计为：Fe67.12%，Mo7.95%，Cr16.16%，Y3.68%，C3.73%，B1.34%进行配料，在称取原材料之前，把原材料的表面氧化膜等杂质用砂纸或砂轮机去除，后将原材料Fe、Cr、Mo放入盛有无水乙醇的烧杯中超声波清洗180s，然后用吹风机将其完全干燥；

（2）熔炼母合金：在真空电弧熔炼中，在钛合金锭吸气剂和高纯氩气气氛下，采用电磁搅拌和水冷铜坩埚，将已配好料进行熔炼，为了合金熔炼均匀，每个合金锭在液相状态下的总时间应超过1h，每次熔炼后对合金锭进行翻转处理并保证重熔4次，在熔炼过程中，电弧熔炼炉的火焰温度可达3000℃以上，该方法可保证合金锭熔炼均匀；

（3）气雾化制备非晶粉：在气体雾化过程中，为了提高熔体雾化效率，采用了紧耦合式喷嘴设计。母合金首先在真空度为5×10^-2 Pa的真空环境中，在特制石英管中加热至1300K左右感应熔炼，然后在压力为8Mpa氩气冲击下雾化，在高纯氩气保护下，熔体通过导气管喷射而下注入粉末收集器中，该方法可得到球形度较好的非晶粉；

（4）涂层制备：将（3）制备好的非晶粉加入同步送粉仪（RFL-A2000D型半导体激光器设备）中，并把Q235钢材置于激光头下的工作台上，使激光束与打磨好的基体保持垂直，然后在气流量为15~20L/min的氩气保护下进行激光熔覆，得铁基非晶激光熔覆涂层；其中，激光功率为1600w，扫描速度为6mm/min，光斑直径3.5mm，搭接率50%，送粉量8.7g/min。

Fe₅₈Cr₁₅Mo₄C₁₅B₆Y₂铁基非晶粉的XRD分析如图2所示。

Fe₅₈Cr₁₅Mo₄C₁₅B₆Y₂铁基非晶激光熔覆涂层的形貌如图3d所示。

从图2知，随着Fe含量进一步增加，析出更加多的α-Fe、Cr23C6、FeB相，当Fe把Mo取代完仍然不是完全非晶态结构，说明当x为5的是该体系非晶粉的临界形成点。

用HV-1000A型显微维氏硬度计测定熔覆层表面至基体的硬度载荷为200g，时间为15s，结果如图4所示，熔覆层材料相对于基体材料具有高得多的显微硬度，约为1200HV_0.2左右，波动的主要原因是强化相Cr₂₃C₆弥散分布在熔覆层中。

在CHI660E系列电化学工作站上进行耐腐蚀试验（试验条件：在铂对电极和饱和甘汞参比电极（SCE），以样品为工作电极，抛光镜面，用固化硅橡胶密封，只留下1cm²的曝光面积在室温下对样品的腐蚀行为进行评价。在3.5wt%NaCl溶液中将样品浸泡10分钟测量开路电位400s之后，再以电位扫描速率0.001V/s的电位动态极化曲线），测得激光熔覆涂层的动态极化曲线结果如图5所示，涂层的腐蚀电流和腐蚀电位（见表1）分别为1.886×10^-5A·cm^-2、-0.562V，显著提高了Q235钢材基体的耐腐蚀性能，加大了Q235部件的应用范围。

综合以上实施例可知，x从0到10取值，熔覆层的硬度微小下降，与基材呈现良好的冶金结合，但腐蚀性能与其Q235基材相比有明显的钝化区，且当x取7.5时，熔覆层腐蚀性能远好于Q235基材。虽说熔覆层因冷却速率的问题，而没有形成非晶结构，但其腐蚀性能仍好于基材，加工工艺简单，一定程度上降低了生产成本。

表1 本发明实施例中Fe-Cr-Mo-B-C-Y激光熔覆涂层的腐蚀结果

x	E<sub>corr</sub>/V	I<sub>corr</sub>/A.cm<sup>-2</sup>
			Substrate	-0.507	3.103*10<sup>-6</sup>
0	-0.634	2.587*10<sup>-5</sup>
			5	-0.646	1.123*10<sup>-5</sup>
7.5	-0.476	2.927*10<sup>-6</sup>
			10	-0.562	3.104*10<sup>-5</sup>

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关方法、步骤及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (6)

1.一种钢材表面改性方法，包括如下步骤：

（1）清除钢基材表面的杂质；

（2）在惰性气体保护氛围下，通过同步送粉激光器将铁基非晶合金粉激光熔覆于钢基材表面，工艺控制参数：惰性气体流量15～20L/min，激光功率1500～1800W，扫描速度5～7mm/min，光斑直径3.0～4.0mm，搭接率45～55%，送粉量8.5～9.0g/min；

所述铁基非晶合金粉是由铁基合金Fe_55.5Cr₁₅Mo_6.5C₁₅B₆Y₂经气雾化法所制得粒径为150～400目的合金粉；在所述Fe_55.5Cr₁₅Mo_6.5C₁₅B₆Y₂中，各元素以原子百分比计。

2.根据权利要求1所述的钢材表面改性方法，其特征在于，所述铁基合金Fe_55.5Cr₁₅Mo_6.5C₁₅B₆Y₂的制备方法包括如下步骤：

①配料：按权利要求1所述原子百分比配置Fe、Mo、Cr、Y、C、B各原料；

②熔炼母合金：将上步所配置的各原料混合后置真空电弧熔炼炉中，于钛合金锭吸气剂和惰性气体氛围下进行熔炼，且各合金原料在液相状态下的总时间至少1h，重熔2～4次，得母合金。

3.根据权利要求2所述的钢材表面改性方法，其特征在于，在所述步骤①中，在称取各合金原材料之前，先去除其表面氧化膜及杂质，然后以无水乙醇进行超声波清洗。

4.根据权利要求2所述的钢材表面改性方法，其特征在于，在所述步骤②中，每次重熔炼前对合金锭进行翻转处理，以保证熔炼均匀。

5.根据权利要求1所述的钢材表面改性方法，其特征在于，所述铁基非晶合金粉的制备方法，包括如下步骤：

将铁基合金Fe_55.5Cr₁₅Mo_6.5C₁₅B₆Y₂置于石英管中在（4～6）×10^-2 Pa的真空度环境下加热至1200～1400K感应熔炼，然后送入真空气雾化炉中以8～10MPa的惰性气体对母合金熔体进行冲击雾化并快速凝固，收集金属粉末即得铁基非晶合金粉。

6.根据权利要求5所述的钢材表面改性方法，其特征在于，在气体雾化过程中采用紧耦合喷嘴，以提高熔体雾化效率。

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