CN104228189A - 铟铁复合球微晶复合层 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了铟铁复合球微晶复合层,本发明的铟铁复合球微晶复合层是在零件设一表面材料层，表面材料层具有含铟超过50%(Wt%)且铟和铁的总含量超过55%(Wt%)、由4个或更多的球状晶粒或近似球状晶粒紧密联系组成体积更大的铟铁复合球微晶单元，铟铁复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列；基体材料可为其它成份和其它形状金相组织，表面材料层和基体材料成为一体，形成铟铁复合球微晶复合层。

Description

铟铁复合球微晶复合层
技术领域
 本发明涉及铟铁复合球微晶复合层。
背景技术
摩擦磨损是机械和汽车等产品失效的主要原因之一，大约80%的机械零部件失效是由于各种形式的磨损引起的，由于机械零部件失效带来经济损失达到几十亿元。
文献检索和专利检索结果，目前国内还没有铟铁复合球微晶复合层的相关专利文献报导。因此，研究铟铁复合球微晶复合层具有重要的应用价值和实用意义。
发明内容
本发明的任务是提供一种铟铁复合球微晶复合层，本发明的任务是通过如下技术方案来实现的:本发明的铟铁复合球微晶复合层是在零件设一表面材料层，表面材料层具有含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%),铟铁复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列；基体材料可为其它成份和其它形状金相组织，表面材料层和基体材料成为一体，形成铟铁复合球微晶复合层。
所述的铟铁复合球微晶，由4个或更多的球状晶粒或近似球状晶粒紧密联系组成体积更大的球状或近似球状铟铁复合球微晶单元，球状晶粒或近似球状晶粒含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)，球状晶粒或近似球状晶粒尺寸小于500nm，铟铁复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列。
本发明者经过多年来的深入研究，发现机械零件表面发生相对运动过程中，尤其在存在微动磨损的机械零件接触表面，铟铁复合球微晶复合层能减少微动疲劳、微动腐蚀，尤其提高零件接触表面抗“切向微动 +转动微动”等复合微动磨损的性能，对改善其接触表面的表面摩擦因数和摩擦力作用机理，与大都数国内外学者已见报导相关材料的性能有很大不同，并可应用于其它领域。铟铁复合球微晶复合层能有效减少微动疲劳、微动腐蚀，尤其提高零件接触表面抗“切向微动 +转动微动”等复合微动磨损的性能，具有保持零件表面的接触状态而明显改善其近似原位接触的复合微动磨损，能克服现有相关技术或工艺等引起接触表面引起的弛豫等微观缺陷，且同时改善接触表面的微动疲劳、微动腐蚀等性能。与现有技术比较，本发明的铟铁复合球微晶复合层的的相关技术有重大改进：① 能有效减少微动疲劳、微动腐蚀的结构和材质两个方面重大改进：含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)、由4个或更多的球状晶粒或近似球状晶粒紧密联系组成体积更大的球状或近似球状的复合球微晶单元形成的复合球微晶，形成2次或2次以上的晶粒组成复合结构，复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列，能有效减少微动疲劳、微动腐蚀，铟铁复合球微晶复合层的晶粒单元的结构和材质两方面都已发生重大改进；② 提高零件接触表面抗“切向微动 +转动微动”等复合微动磨损的性能，铟铁复合球微晶复合层的复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列结构的受力和形变方式与普通零件表面的晶粒的受力和形变方式有实质性不同，具有保持零件表面的接触状态而明显改善其近似原位接触的复合微动磨损，铟铁复合球微晶复合层单元的热机耦合、热流耦合润滑、促进形成润滑油膜，减少摩擦磨损原理与普通表面润滑的工作原理有实质性不同；③ 复合的润滑形式：在机械零件的相对运动过程中，含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)材料具有良好的自润滑性能，铟铁复合球微晶复合层的晶粒间具有贮油自润滑性能，与润滑油润滑一起形成复合的润滑形式，提升了润滑性能，具有明显改善机械零件接触表面的摩擦副的摩擦学性能，从而有效减少摩擦副的摩擦磨损；④ 吸振减摩：铟铁合金材料层能吸收部分振动且耐磨；铟铁复合球微晶复合层的2次或2次以上晶粒复合结构能吸收部分振动，对存在微动磨损的机械零件具有的吸收部分振动、减少因存在润滑不充分的摩擦磨损有重要应用价值，铟铁复合球微晶复合层对存在微动磨损的机械零件接触表面具有独特的减少摩擦磨损效果功效持久，因此，本发明的铟铁复合球微晶复合层的晶粒具有重要的应用价值和实用意义。
本发明的有益效果是，能长期有效减少机械零件接触表面的摩擦磨损，能有效减少微动疲劳、微动腐蚀，尤其提高零件接触表面抗“切向微动 +转动微动”等复合微动磨损的性能，使用方便，结构简单，适用性强，且应用成本适宜，适合批量生产的特点。
附图说明
图1为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的结构示意图。
图2(a)为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的4个球状晶粒紧密联系组成体积较大铟铁复合球微晶单元的示意图，为图1的铟铁复合球微晶单元之一。
图2(b)为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的多于4个球状晶粒紧密联系组成体积较大铟铁复合球微晶单元的示意图，为图1的铟铁复合球微晶单元之一。
图3为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的2万倍放大扫描电镜图像。
图4为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的1万倍放大扫描电镜图像。
图5(图5-1及图5-2)为本发明实施例1的图4中的1个铟铁复合球微晶的能谱图。
附图中，1-表面材料层，2-基体材料。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步说明。
本发明的铟铁复合球微晶复合层是在零件设一表面材料层，表面材料层具有含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)、铟铁复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列；基体材料可为其它成份和其它形状金相组织，表面材料层和基体材料成为一体，形成铟铁复合球微晶复合层。
所述的铟铁复合球微晶，由4个或更多的球状晶粒或近似球状晶粒紧密联系组成体积更大的球状或近似球状铟铁复合球微晶单元，球状晶粒或近似球状晶粒含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)，球状晶粒或近似球状晶粒尺寸小于500nm，铟铁复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列。
实施例1
图1为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的结构示意图；图2(a)为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的4个球状晶粒紧密联系组成体积较大铟铁复合球微晶单元的示意图，为图1的铟铁复合球微晶单元之一；图2(b)为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的多于4个球状晶粒紧密联系组成体积较大铟铁复合球微晶单元的示意图，为图1的铟铁复合球微晶单元之一，球状晶粒数量越多，其组成体积较大铟铁复合球微晶单元的尺寸越大；图3为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的2万倍放大扫描电镜图像，图4为本发明实施例1的铟铁复合球微晶复合层的1万倍放大扫描电镜图像，图5(图5-1及图5-2)为本发明实施例1的图4中的1个铟铁复合球微晶的能谱图。附图中，1为表面材料层，2为基体材料。
本发明的铟铁复合球微晶复合层特征在于：采用40钢材料进行低温回火，通过机械加工方法制成机械零件，在零件的相互接触表面进行磨削、抛光研磨、清洁、除油、除锈、清洗、干燥，并立即覆盖一层平整洁净的厚0.5mm、尺寸大小与零件表面相适的纯铟材料，纯铟材料与零件贴合良好无皱折；将一超声波发射器按一定角度和位置对准零件表面，接通电源，超声波发射器正常工作；调整好大功率脉冲激光功率束和合适照射面积，用大功率脉冲激光束照射零件表面0.2秒，隔1秒，再用同样功率的脉冲激光束照射对应零件表面0.1秒，隔1秒，再用同样功率的脉冲激光束照射对应零件表面0.1秒，形成图1、图3和图4所示的铟铁复合球微晶复合层。表面材料层1主要为含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)、由4个或更多的球状晶粒或近似球状晶粒紧密联系组成体积更大的铟铁复合球微晶单元呈以行为单位近似规则密排阵列；图2(a)为铟铁复合球微晶复合层的4个球状晶粒紧密联系组成体积较大近似球状的铟铁复合球微晶单元的示意图，为铟铁复合球微晶单元之一；图2(b)为铟铁复合球微晶复合层的多于4个球状晶粒紧密联系组成体积较大铟铁复合球微晶单元的示意图，球状晶粒数量越多，其组成体积较大铟铁复合球微晶单元的尺寸越大。
铟铁复合球微晶复合层由2次或2次以上的晶粒组成复合球晶粒，能有效减少微动疲劳、微动腐蚀；复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列，改进了金相组织单元的结构，改进了晶粒的受力方式，提高零件接触表面抗“切向微动 +转动微动”等复合微动磨损的性能，具有保持零件表面的接触状态而明显改善其近似原位接触的复合微动磨损；含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)材料具有良好的自润滑性能，与润滑油润滑形成复合的润滑形式，提升了润滑性能，极大提升了本零件应用于微动摩擦磨损领域形成良好润滑；铟铁合金材料层能吸收部分振动且耐磨；铟铁复合球微晶复合层改善其接触表面的表面摩擦因数，实现良好的减少摩擦磨损效果，尤其是减少微动磨损效果且功效持久。

Claims (3)

1. 铟铁复合球微晶复合层,其特征在于：所述的铟铁复合球微晶复合层是在零件设一表面材料层，表面材料层的金相组织具有含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)的复合球微晶单元，铟铁复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列，基体材料可为其它成份和其它形状金相组织，表面材料层和基体材料成为一体，形成铟铁复合球微晶复合层。
2.根据权利要求1所述的铟铁复合球微晶复合层,其特征在于：所述的铟铁复合球微晶，由4个或更多的球状晶粒或近似球状晶粒紧密联系组成体积更大的球状或近似球状铟铁复合球微晶单元，球状晶粒或近似球状晶粒含铟超过50%( Wt%)且铟和铁的总含量超过55%( Wt%)，球状晶粒或近似球状晶粒尺寸小于500nm，铟铁复合球微晶单元呈以行为单位或以列为单位近似规则密排阵列。
3.根据权利要求1或2所述的铟铁复合球微晶复合层,其特征在于：所述的铟铁复合球微晶复合层，采用40钢材料进行低温回火，通过机械加工方法制成机械零件，在零件的相互接触表面进行磨削、抛光研磨、清洁、除油、除锈、清洗、干燥，并立即覆盖一层平整洁净的厚0.5mm、尺寸大小与零件表面相适的纯铟材料，纯铟材料与零件贴合良好无皱折；将一超声波发射器按一定角度和位置对准零件表面，接通电源，超声波发射器正常工作；调整好大功率脉冲激光功率束和合适照射面积，用大功率脉冲激光束照射零件表面0.2秒，隔1秒，再用同样功率的脉冲激光束照射对应零件表面0.1秒，隔1秒，再用同样功率的脉冲激光束照射对应零件表面0.1秒，形成铟铁复合球微晶复合层。
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