銦鋁複合球微晶複合層表面織構的製作方法
2023-12-12 17:18:22 1
銦鋁複合球微晶複合層表面織構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了銦鋁複合球微晶複合層表面織構，本發明的銦鋁複合球微晶複合層表面織構是在零件設一表面材料層，表面材料層的金相組織具有含銦超過50%(Wt%)且銦和鋁的總含量超過55%(Wt%)的、由4個或更多的球狀或近似球狀且小於300納米晶粒緊密聯繫組成體積更大的銦鋁複合球微晶，銦鋁複合球微晶數量為表面材料層組成晶體總數50%以上；基體材料可為其它成份和其它形狀金相組織，零件表面材料層和基體材料成為一體，形成銦鋁複合球微晶複合層；在具有銦鋁複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，表面織構由許多表面織構單元組成，形成銦鋁複合球微晶複合層表面織構。
【專利說明】銦鋁複合球微晶複合層表面織構
【技術領域】
[0001]本發明涉及銦鋁複合球微晶複合層表面織構。
【背景技術】
[0002]摩擦磨損是機械和汽車等產品失效的主要原因之一，大約80%的機械零部件失效是由於各種形式的磨損引起的，由於機械零部件失效帶來經濟損失達到幾十億元。
表面織構，是指在相互連接接觸機械零件的摩擦副表面通過一定的加工技術加工出具有一定尺寸和排列的凹坑、凹痕等微織構圖案點陣。國內廣大科技工作者和工程師經過多年艱辛的努力，表面織構技術已經取得明顯進步，然而，還沒能取得實際廣泛應用。
因此，研究銦鋁複合球微晶複合層表面織構具有重要的應用價值和實用意義。
【發明內容】
[0003]本發明的任務是提供一種銦鋁複合球微晶複合層表面織構，本發明的任務是通過如下技術方案來實現的:本發明的銦鋁複合球微晶複合層表面織構是在零件設一表面材料層，表面材料層的金相組織具有含銦超過50%( fft%)且銦和鋁的總含量超過55%( fft%)的、由4個或更多的球狀或近似球狀且小於300納米晶粒緊密聯繫組成體積更大的銦鋁複合球微晶，銦鋁複合球微晶數量為表面材料層組成晶體總數50%以上；基體材料可為其它成份和其它形狀金相組織，零件表面材料層和基體材料成為一體，形成銦鋁複合球微晶複合層；在具有銦鋁複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，表面織構由許多表面織構單元組成，形成銦鋁複合球微晶複合層表面織構。
[0004]所述的銦鋁複合球微晶，由4個或更多的球狀晶粒或近似球狀晶粒緊密聯繫組成體積更大的銦鋁複合球微晶，球狀晶粒或近似球狀晶粒含銦超過50%( fft%)、且銦和鋁的總含量超過55%( fft%)、球狀晶粒或近似球狀晶粒尺寸小於300nm。
所述的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的表面織構單元是圓形或橢圓形或其它形狀表面織構單元；表面織構單元的間距大小和分布密度根據機械零件受到作用力大小及運動速度快慢進行設計；各表面織構單元尺寸:最大長度< 400 μ m,最大寬度< 400 μ m,最大深度 < 50 μ m。
本
【發明者】經過多年來的深入研究，發現機械零件表面發生相對運動過程中，尤其在存在微動磨損的機械零件接觸表面，由銦鋁複合球微晶複合層表面織構的表面材料層與圓形凹坑等形狀的表面織構單元組成的銦鋁複合球微晶複合層表面織構，能減少微動疲勞、微動腐蝕，尤其提高零件接觸表面抗「切向微動+轉動微動」等複合微動磨損的性能，所起的儲油、物理化學吸附性能與能夠及時使摩擦副表面形成潤滑油膜、形成動壓潤滑的作用機理、對改善其接觸表面的表面摩擦因數和摩擦力作用機理，與大都數國內外學者已見報導表面織構的性能有很大不同。銦鋁複合球微晶複合層表面織構的銦鋁複合球微晶的零件表面材料層能有效減少微動疲勞、微動腐蝕，尤其提高零件接觸表面抗「切向微動+轉動微動」等複合微動磨損的性能，具有保持零件表面的接觸狀態而明顯改善其近似原位接觸的複合微動磨損，能克服現有相關技術或工藝等引起接觸表面引起的弛豫等微觀缺陷，且同時改善接觸表面的微動疲勞、微動腐蝕等性能。
文獻檢索和專利檢索結果CN101804551A的《微納複合織構化刀具的飛秒雷射製備方法》和CN2692409的《軸瓦》授權專利，本發明的內容與之明顯不同。申請者本人已授權的《銦複合表面織構》(201210163776.6)、《銦複合材料表面織構》(201210163778.5)、《複合銦層表面織構》(201220236540.6)、《銦複合層表面織構》(201220236569.4)、《銦潤滑表面織構》(201220236576.4)，與本發明相比較，上述專利文件都沒有涉及零件的表面材料層的金相組織結構；眾所周知，零件的表面材料層的性能會因金相組織結構不同而產生明顯的不同，同樣成份含銦材料的微觀組織結構有球狀、八面體狀及其它形狀而引起綜合性能不一樣，再加工表面織構，所產生的綜合性能不一樣；本發明是通過處理，在零件的表面材料層的金相組織主要為含銦超過50%( fft%)且銦和鋁的總含量超過55%( fft%)的、由4個或更多的球狀晶粒或近似球狀晶粒緊密聯繫組成體積更大的銦鋁複合球微晶，形成銦鋁複合球微晶複合層；然後，在具有銦鋁複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，表面織構由許多表面織構單元組成，形成銦鋁複合球微晶複合層表面織構，能有效減少微動疲勞、微動腐蝕，尤其提高零件接觸表面抗「切向微動+轉動微動」等複合微動磨損的性能，本發明與上述的對比專利文獻有明顯的不同，具有先進性。
與現有技術比較，本發明的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的的相關技術有重大改進:①有效減少微動疲勞、微動腐蝕:銦鋁複合球微晶的零件表面材料層能有效減少微動疲勞、微動腐蝕，銦鋁複合球微晶複合層表面織構的貯油結構和材質兩方面都已發生重大改進；②提高零件接觸表面抗「切向微動+轉動微動」、等複合微動磨損的性能，具有保持零件表面的接觸狀態而明顯改善其近似原位接觸的複合微動磨損，能克服現有相關技術或工藝等引起接觸表面弓I起的弛豫等微觀缺陷，且同時改善接觸表面的微動疲勞、微動腐蝕等性能複合的潤滑形式:在機械零件的相對運動過程中，含銦> 50%的銦鋁合金材料具有良好的自潤滑性能、銦鋁複合球微晶複合層表面織構的晶粒具有自潤滑性能、表面織構的凹坑貯油，與潤滑油潤滑一起形成複合的潤滑形式，提升了潤滑性能；結合零件表面的形狀、大小、銦鋁複合球微晶複合層表面織構的表面織構單元的間距和分布密度尺寸進行優化設計，具有明顯改善機械零件接觸表面的摩擦副的摩擦學性能，從而有效減少摩擦副的摩擦磨損吸振減摩:銦鋁複合球微晶複合層表面織構的晶粒能吸收部分振動，對存在微動磨損的機械零件具有的吸收部分振動、減少因存在潤滑不充分的摩擦磨損有重要應用價值，銦鋁複合球微晶複合層表面織構對存在微動磨損的機械零件接觸表面具有獨特的減少摩擦磨損效果功效持久，因此，本發明的銦鋁複合球微晶複合層表面織構具有應用價值和實用意義。
本發明的有益效果是，能長期有效減少機械零件接觸表面的摩擦磨損，能有效減少微動疲勞、微動腐蝕，尤其提高零件接觸表面抗「切向微動+轉動微動」等複合微動磨損的性能，使用方便，結構簡單，適用性強，且應用成本適宜，適合批量生產的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
:
圖1為本發明實施例1的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的結構示意圖。
圖2為本發明實施例1的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鋁複合球微晶的2萬倍掃描電鏡圖像。
圖3為本發明實施例1的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鋁複合球微晶的5萬倍掃描電鏡圖像。
圖4(包括圖4-1、圖4-2)為本發明實施例1的圖2中的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的I個微晶的能譜圖。
圖5為本發明實施例2的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的結構示意圖。
附圖中，1-零件表面材料層，2—基體材料，3—圓形的表面織構單元。
【具體實施方式】
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下面結合附圖實施例對本發明作進一步說明。
本發明的銦招複合球微晶複合層表面織構是在零件設一表面材料層，表面材料層的金相組織具有含銦超過50%( fft%)且銦和鋁的總含量超過55%( fft%)的、由4個或更多的球狀或近似球狀且小於300納米晶粒緊密聯繫組成體積更大的銦鋁複合球微晶，銦鋁複合球微晶數量為表面材料層組成晶體總數50%以上；基體材料可為其它成份和其它形狀金相組織，零件表面材料層和基體材料成為一體，形成銦鋁複合球微晶複合層；在具有銦鋁複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，表面織構由許多表面織構單元組成，形成銦鋁複合球微晶複合層表面織構。
所述的銦鋁複合球微晶，由4個或更多的球狀晶粒或近似球狀晶粒緊密聯繫組成體積更大的銦鋁複合球微晶，球狀晶粒或近似球狀晶粒含銦超過50%( fft%)、且銦和鋁的總含量超過55%( fft%)、球狀晶粒或近似球狀晶粒尺寸小於300nm。
所述的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的表面織構單元是圓形或橢圓形或其它形狀表面織構單元；表面織構單元的間距大小和分布密度根據機械零件受到作用力大小及運動速度快慢進行設計；各表面織構單元尺寸:最大長度< 400 μ m,最大寬度< 400 μ m,最大深度 < 50 μ m。
實施例1:
圖1為本發明實施例1的銦複合表面織構的結構示意圖，圖2為本發明實施例1的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鋁複合球微晶的2萬倍掃描電鏡圖像，圖3為本發明實施例1的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鋁複合球微晶的5萬倍掃描電鏡圖像，圖4(包括圖4-1、圖4-2)為本發明實施例1的圖2中的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的I個微晶的的能譜圖。附圖中，I為零件表面材料層，2為基體材料，3為圓形的表面織構單元。
本發明的銦鋁複合球微晶複合層表面織構特徵在於:採用經淨化除雜的3003鋁合金材料，通過機械加工方法製成機械零件，在零件的相互接觸表面進行磨削、拋光研磨、清潔、除油、除鏽、清洗、乾燥，並立即覆蓋一層平整潔淨的厚0.5_、尺寸大小與零件表面相適的純銦材料，純銦材料與零件貼合良好、無皺摺。調整好大功率脈衝雷射功率束和合適照射面積，用大功率脈衝雷射束照射零件表面0.2秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.2秒，形成銦鋁複合球微晶複合層，2萬倍的零件表面材料層銦鋁複合球微晶的掃描電鏡圖像如圖2所示，5萬倍的零件表面材料層銦鋁複合球微晶的掃描電鏡圖像如圖3所示,對應的能譜圖像如圖4所示。 接著，在具有銦鋁複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，表面織構由眾多圓形的表面織構3單元組成，圓形的表面織構單元3的最大直徑< 350 μ m，最大深度< 40 μ m ;圓形的表面織構單元3均勻分布，表面織構的分布密度為0.15 ;然後進行清洗、乾燥，形成銦鋁複合球微晶複合層表面織構。
銦鋁複合球微晶複合層表面織構表面材料層由銦鋁複合球微晶組成，改進了金相組織單元的結構；銦鋁複合球微晶的零件表面材料層能有效減少微動疲勞、微動腐蝕，尤其提高零件接觸表面抗「切向微動+轉動微動」等複合微動磨損的性能，具有保持零件表面的接觸狀態而明顯改善其近似原位接觸的複合微動磨損，能克服現有相關技術或工藝等引起接觸表面引起的弛豫等微觀缺陷，且同時改善接觸表面的微動疲勞、微動腐蝕等性能，極大提升了本零件應用於微動摩擦磨損領域形成良好潤滑；銦鋁複合球微晶複合層表面織構改善其接觸表面的表面摩擦因數，實現良好的減少摩擦磨損效果，尤其是減少微動磨損效果且功效持久。
實施例2:
圖1為本發明實施例1的銦複合表面織構的結構示意圖，圖2為本發明實施例2的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鋁複合球微晶的2萬倍掃描電鏡圖像，圖3為本發明實施例2的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鋁複合球微晶的5萬倍掃描電鏡圖像，圖4(包括圖4-1、圖4-2)為本發明實施例2的圖2中的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的晶粒單元的能譜圖，圖5為本發明實施例2的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的結構示意圖。
本實施例是在實施例1的基礎上，只改變表面織構單元3的深度，其它的內容與實施例1相同，如圖5所示，每個表面織構單元3的深度小於3 μ m ;然後進行清洗、乾燥，形成銦合金內凹微晶複合表面織構。
本實施例改變了表面織構單元分布，提升了零件接觸表面抗「切向微動+轉動微動」等複合微動磨損的性能，對存在微動磨損的機械零件接觸表面具有獨特的減少摩擦磨損效果功效持久。
【權利要求】
1.銦鋁複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:本發明的銦鋁複合球微晶複合層表面織構是在零件設一表面材料層，表面材料層的金相組織具有含銦超過50%( fft%)且銦和鋁的總含量超過55%( fft%)的、由4個或更多的球狀或近似球狀且小於300納米晶粒緊密聯繫組成體積更大的銦鋁複合球微晶，銦鋁複合球微晶數量為表面材料層組成晶體總數50%以上；基體材料可為其它成份和其它形狀金相組織，零件表面材料層和基體材料成為一體，形成銦鋁複合球微晶複合層；在具有銦鋁複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，表面織構由許多表面織構單元組成，形成銦鋁複合球微晶複合層表面織構。
2.根據權利要求1所述的銦鋁複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:所述的銦鋁複合球微晶，由4個或更多的球狀晶粒或近似球狀晶粒緊密聯繫組成體積更大的銦鋁複合球微晶，球狀晶粒或近似球狀晶粒含銦超過50%( fft%)、且銦和鋁的總含量超過55%( fft%)、球狀晶粒或近似球狀晶粒尺寸小於300nm。
3.根據權利要求1所述的銦鋁複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:所述的銦鋁複合球微晶複合層表面織構的表面織構單元是圓形或橢圓形或其它形狀表面織構單元；表面織構單元的間距大小和分布密度根據機械零件受到作用力大小及運動速度快慢進行設計；各表面織構單元尺寸:最大長度< 400 μ m,最大寬度< 400 μ m,最大深度< 50 μ m。
4.根據權利要求1或2所述的銦鋁複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:所述的銦鋁複合球微晶複合層表面織構採用經淨化除雜的3003鋁合金材料，通過機械加工方法製成機械零件，在零件的相互接觸表面進行磨削、拋光研磨、清潔、除油、除鏽、清洗、乾燥，並立即覆蓋一層平整潔淨的厚0.5mm、尺寸大小與零件表面相適的純銦材料，純銦材料與零件貼合良好、無皺摺；調整好大功率脈衝雷射功率束和合適照射面積，用大功率脈衝雷射束照射零件表面0.2秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.2秒，形成銦鋁複合球微晶複合層。
5.根據權利要求4所述的銦鋁複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:在具有銦鋁複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，表面織構由眾多圓形的表面織構單元組成，圓形的表面織構單元的最大直徑< 35(^111,最大深度< 40 μ m,各圓形的表面織構單元的底部呈圓弧形或近似圓弧形，圓形的表面織構單元均勻分布，然後進行清洗、乾燥，形成銦鋁複合球微晶複合層表面織構。
6.根據權利要求4所述銦鋁複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:在具有銦鋁複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，表面織構由眾多圓形的表面織構單元組成，圓形的表面織構單元的最大直徑< 350 μ m，最大深度< 3 μ m，圓形的表面織構單元呈現以列為單位陣列均勻分布，零件表面的表面織構的分布密度:0.15 ;然後進行清洗、乾燥，形成銦鋁複合球微晶複合層表面織構。
【文檔編號】B32B15/01GK104228192SQ201410481278
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月20日 優先權日:2014年9月20日
【發明者】林紹義 申請人:福建船政交通職業學院