銦鎂複合球微晶複合層表面織構的製作方法
2023-12-12 17:19:32 2
銦鎂複合球微晶複合層表面織構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了銦鎂複合球微晶複合層表面織構,本發明的銦鎂複合球微晶複合層表面織構是在零件設一表面材料層，表面材料層具有含銦超過50%(Wt%)且銦和鎂的總含量超過55%(Wt%)、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鎂複合球微晶單元，銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列；基體材料可為其它成份和其它形狀金相組織，表面材料層和基體材料成為一體；在零件的表面加工表面織構，表面織構由許多表面織構單元組成，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。
【專利說明】銦鎂複合球微晶複合層表面織構
【技術領域】
[0001]本發明涉及銦鎂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。
[0003]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。
[0004]因此，研究銦鎂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】
[0005]本發明的任務是提供一種銦鎂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:本發明的銦鎂複合球微晶複合層表面織構是在零件設一表面材料層，表面材料層具有含銦超過50%( fft%)且銦和鎂的總含量超過55%( Wt%)、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鎂複合球微晶單元，銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列；基體材料可為其它成份和其它形狀金相組織，表面材料層和基體材料成為一體，形成銦鎂複合球微晶複合層；在具有銦鎂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，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。
[0006]所述的銦鎂複合球微晶，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球狀或近似球狀銦鎂複合球微晶單元，球狀晶粒或近似球狀晶粒含銦超過50%(Wt%)且銦和鎂的總含量超過55%( fft%)、球狀晶粒或近似球狀晶粒尺寸小於500nm，銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列。
[0007]所述的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的表面織構單元可以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。
[0008]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，由銦鎂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鎂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。零件表面的銦鎂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，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。
[0009]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複合層的微觀組織結構；眾所周知，零件的表面材料層的性能會因微觀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；本發明在零件設一銦鎂複合球微晶的表面材料層，銦鎂複合球微晶為含銦超過50%( fft%)且銦和鎂的總含量超過55%( Wt%)、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鎂複合球微晶單元、銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列，形成銦鎂複合球微晶複合層，在具有銦鎂複合球微晶複合層的零件表面加工表面織構，形成銦鎂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。
[0010]與現有技術比較，本發明的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的的相關技術有重大改進:①能有效減少微動疲勞、微動腐蝕的結構和材質兩個方面重大改進:零件表面材料主要為含銦超過50% ( fft%)且銦和鎂的總含量超過55% ( Wt%)、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鎂複合球微晶單元、規則密排陣列，形成銦鎂複合球微晶複合層，能有效減少微動疲勞、微動腐蝕，銦鎂複合球微晶的結構和材質兩方面都已發生重大改進，和圓形表面織構凹槽組成新的結構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:銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列，其受力和形變方式與普通零件表面的金相組織的受力和形變方式有實質性不同，銦鎂複合球微晶複合層表面織構的熱機耦合、熱流耦合潤滑、促進形成潤滑油膜，減少摩擦磨損原理與普通表面潤滑的工作原理有實質性不同；③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複合的潤滑形式:在機械零件的相對運動過程中，含銦超過50%( fft%)且銦和鎂的總含量超過55%( fft%)材料具有良好的自潤滑性能、銦鎂複合球微晶複合層表面織構單元具有自潤滑性能、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、銦鎂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:銦鎂複合球微晶複合層表面織構的銦鎂複合球微晶能吸收部分振動，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，銦鎂複合球微晶複合層表面織構對存在微動磨損的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，本發明的銦鎂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。
[0011]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】
[0012]圖1為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的結構示意圖。
[0013]圖2(a)為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層的4個球狀晶粒緊密聯繫組成體積較大的銦鎂複合球微晶單元的示意圖，為圖1的銦鎂複合球微晶單元之一。
[0014]圖2 (b)為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層的多於4個球狀晶粒緊密聯繫組成體積較大銦鎂複合球微晶單元的示意圖，為圖1的銦鎂複合球微晶單元之一。
[0015]圖3為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鎂複合球微晶的2500倍掃描電鏡圖像。
[0016]圖4為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鎂複合球微晶的2萬倍掃描電鏡圖像。
[0017]圖5為本發明實施例2的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的結構示意圖。
[0018]附圖中，1-圓形的表面織構單元，2—零件表面材料層，3—基體材料。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖實施例對本發明作進一步說明。
[0020]本發明的銦鎂複合球微晶複合層表面織構是在零件設一表面材料層，表面材料層具有含銦超過50% ( fft%)且銦和鎂的總含量超過55% ( fft%)、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鎂複合球微晶單元，銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列；基體材料可為其它成份和其它形狀金相組織，表面材料層和基體材料成為一體，形成銦鎂複合球微晶複合層；在具有銦鎂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，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。
[0021]所述的銦鎂複合球微晶，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球狀或近似球狀銦鎂複合球微晶單元，球狀晶粒或近似球狀晶粒含銦超過50%(Wt%)且銦和鎂的總含量超過55%( fft%)、球狀晶粒或近似球狀晶粒尺寸小於500nm，銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列。
[0022]所述的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的表面織構單元可以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。
[0023]實施例1
圖1為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的結構示意圖；圖2(a)為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層的4個球狀晶粒緊密聯繫組成體積較大的銦鎂複合球微晶單元的示意圖，為圖1的銦鎂複合球微晶單元之一；圖2(b)為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層的多於4個球狀晶粒緊密聯繫組成體積較大銦鎂複合球微晶單元的示意圖，為圖1的銦鎂複合球微晶單元之一，球狀晶粒數量越多，其組成體積較大銦鎂複合球微晶單元的尺寸越大；圖3為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鎂複合球微晶的2500倍掃描電鏡圖像；圖4為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鎂複合球微晶的2萬倍掃描電鏡圖像。附圖中，I為圓形的表面織構單元，2為零件表面材料層，3為基體材料。
[0024]本發明的銦鎂複合球微晶複合層表面織構特徵在於:採用AZ91D鎂合金材料，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、乾燥並立即用氬氣保護，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。將一超聲波發射器按一定角度和位置對準零件表面，接通電源，超聲波發射器正常工作；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0.1秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.05秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.05秒，形成圖1、圖3和圖4所示銦鎂複合球微晶複合層。
[0025]接著，在具有銦鎂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I單元組成，圓形的表面織構單元I的最大直徑< 350 μ m，最大深度^ 40 μ m,各圓形的表面織構單元I的底部呈圓弧形或近似圓弧形,如圖1所示；圓形的表面織構單元I均勻分布，表面織構的分布密度為0.1 ;然後進行清洗、乾燥，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。
[0026]銦鎂複合球微晶複合層表面織構表面材料層主要由含銦超過50%( fft%)且銦和鎂的總含量超過55% ( fft%)、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鎂複合球微晶單元規則密排陣列組成，能有效減少微動疲勞、微動腐蝕，改進了金相組織單元的結構；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；含銦超過50%( fft%)且銦和鎂的總含量超過55%( fft%)材料具有自潤滑性能，與潤滑油潤滑、表面織構單元的凹坑儲油和潤滑一起形成複合的潤滑形式，提升了潤滑性能，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；具有良好的吸收部分振動，銦鎂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。
[0027]實施例2
圖1為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的結構示意圖；圖2(a)為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層的4個球狀晶粒緊密聯繫組成體積較大的銦鎂複合球微晶單元的示意圖，為圖1的銦鎂複合球微晶單元之一；圖2(b)為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層的多於4個球狀晶粒緊密聯繫組成體積較大銦鎂複合球微晶單元的示意圖，為圖1的銦鎂複合球微晶單元之一，球狀晶粒數量越多，其組成體積較大銦鎂複合球微晶單元的尺寸越大；圖3為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鎂複合球微晶的2500倍掃描電鏡圖像；圖4為本發明實施例1的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的零件表面材料層銦鎂複合球微晶的2萬倍掃描電鏡圖像；圖5為本發明實施例2的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的結構示意圖。
[0028]本實施例是在實施例1的基礎上，只改變圓形的表面織構單元I的深度，其它的內容與實施例1相同，如圖5所示，每個圓形的表面織構單元I的深度< 3μ m ;然後進行清洗、乾燥，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。即:採用AZ91D鎂合金材料，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、乾燥並立即用氬氣保護，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；將一超聲波發射器按一定角度和位置對準零件表面，接通電源，超聲波發射器正常工作；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0.1秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面
0.05秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.05秒，形成銦鎂複合球微晶複合層；在具有銦鎂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< 350μηι,最大深度< 3 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，均勻分布，零件表面的表面織構的分布密度:0.10 ;然後進行清洗、乾燥，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。
[0029]本實施例改進了表面織構單元深度，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具有的吸收部分振動、減少摩擦磨損重要應用價值，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.銦鎂複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:本發明的銦鎂複合球微晶複合層表面織構是在零件設一表面材料層，表面材料層具有含銦超過50%( fft%)且銦和鎂的總含量超過55%( fft%)、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鎂複合球微晶單元，銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列；基體材料可為其它成份和其它形狀金相組織，表面材料層和基體材料成為一體，形成銦鎂複合球微晶複合層；在具有銦鎂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，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。
2.根據權利要求1所述銦鎂複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:所述的銦鎂複合球微晶，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球狀或近似球狀銦鎂複合球微晶單元，球狀晶粒或近似球狀晶粒含銦超過50%( fft%)且銦和鎂的總含量超過55%( fft%)、球狀晶粒或近似球狀晶粒尺寸小於500nm，銦鎂複合球微晶單元呈以行為單位或以列為單位近似規則密排陣列。
3.根據權利要求1所述銦鎂複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:所述的銦鎂複合球微晶複合層表面織構的表面織構單元可以是圓形或橢圓形或其它形狀表面織構單元；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或3所述銦鎂複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:採用AZ91D鎂合金材料，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、乾燥並立即用氬氣保護，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；將一超聲波發射器按一定角度和位置對準零件表面，接通電源，超聲波發射器正常工作；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0.1秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.05秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.05秒，形成銦鎂複合球微晶複合層；在具有銦鎂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，表面織構的分布密度為0.1 ;然後進行清洗、乾燥，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。
5.根據權利要求1或2或3所述銦鎂複合球微晶複合層表面織構，其特徵在於:採用AZ91D鎂合金材料，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、乾燥並立即用氬氣保護，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；將一超聲波發射器按一定角度和位置對準零件表面，接通電源，超聲波發射器正常工作；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0.1秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.05秒，隔I秒，再用同樣功率的脈衝雷射束照射對應零件表面0.05秒，形成銦鎂複合球微晶複合層；在具有銦鎂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< 3μηι，各圓形的表面織構單元的底部呈圓弧形或近似圓弧形,均勻分布，零件表面的表面織構的分布密度:0.10 ;然後進行清洗、乾燥，形成銦鎂複合球微晶複合層表面織構。
【文檔編號】B32B15/01GK104228149SQ201410481208
【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