CN106480451B - 利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法 - Google Patents

利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106480451B
CN106480451B CN201610911683.5A CN201610911683A CN106480451B CN 106480451 B CN106480451 B CN 106480451B CN 201610911683 A CN201610911683 A CN 201610911683A CN 106480451 B CN106480451 B CN 106480451B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
tic
aperture
tib
type groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610911683.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106480451A (zh
Inventor
汪建利
汪洪峰
刘胜荣
宋娓娓
褚园
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huangshan University
Original Assignee
Huangshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huangshan University filed Critical Huangshan University
Priority to CN201610911683.5A priority Critical patent/CN106480451B/zh
Publication of CN106480451A publication Critical patent/CN106480451A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106480451B publication Critical patent/CN106480451B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC‑TiB2表面改性层的方法，尤其是利用搅拌摩擦加工过程中产生的高温促进Ti和B4C以及Cf发生化学反应，从而形成一层Cf/TiC‑TiB2表面改性层的方法。本发明在很大程度上提高了刀具用材料以及船舶用、汽车用、飞机用大面积材料的耐磨性和耐腐蚀性，大大提高了材料的抗疲劳性能，制备工艺简单、方便，其工艺适宜大批量生产，这大大降低了制备材料的生产成本。

Description

利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法
技术领域
本发明涉及一种工具钢刀片表面强化技术，尤其是一种利用搅拌摩擦加工（简称FSP）强化工具钢表面的技术，具体地说是一种利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，它利用搅拌摩擦加工过程中产生的高温促进Ti和B4C以及Cf发生化学反应，从而形成一层Cf/TiC-TiB2表面改性层。
背景技术
目前，我国的数控技术加工设备的研制越来越趋向成熟阶段，然而相对数控机床设备的发展，我国的数控机床刀具的发展相对落后，许多重要工件的加工刀具都是从国外进口，其价格相当昂贵，通常一个工件的加工费用一半用于刀具购买上，这不利于我国制造业的快速发展，特别是数控技术的发展。
我国目前制造的刀具，如金刚石刀具虽然在一定程度上保证了加工的要求，但是成本高，不利于生产应用，而且对于刀具以下的大面积的制备，其受到设备和成本的约束，很难生产，这就造成造船业、汽车制造业、飞机飞船制造业、铁路运输业等领域使用这样的高质量耐磨性材料很困难。
本发明基于上述原因，开发一款利用FSP技术制备Cf/TiC-TiB2表面改性层，其不仅可以提高刀具的使用寿命，还可以大面积的用于船舶用板、汽车用板、飞机用板的耐磨性、耐腐蚀性，其制备方法简单、可靠、效率高，大大节约成本，提高质量。
发明内容
本发明的目的针对现有的金属表面改性技术成本高，适用范围小的问题，发明一种利用搅拌摩擦加工（简称FSP）制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，以便利用搅拌摩擦加工过程中产生的高温促进Ti和B4C以及Cf发生化学反应，从而在金属表面形成一层Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法。
本发明的技术方案是：
一种利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，将需要表面改性的基材1上表面铣有“S”型槽2，在“S”槽2的周边开有多个小孔3；
其次，找与基材1相同的材料做成盖板4，其厚度为0.5~1mm，盖板4的长宽尺寸要与基材1相同，要保证其能够吻合在一起，同时盖板4上与基板上小孔3对应位置处也钻有小孔相同直径的小孔；
第三，在“S”型槽2内先均匀铺一层Ti和B4C混合粉末6，然后按照编织状结构7再均匀铺设一层碳纤维层（Cf），再在碳纤维层（Cf）上铺放一层Ti和B4C混合粉末6，以此类推直至将“S”型槽2填满；
最后，在基材1的表面铺设一层碳纤维层和一层表层Ti和B4C混合粉末8，再将盖板4盖在基材1上，保证压紧，并固定好，然后用搅拌头从“S”型槽2的一端进行搅拌，搅拌头深度为“S”型槽2槽深+1mm，搅拌头转速在10000~50000rpm，搅拌头前进速度为20~50mm/min；搅拌过程Ti和B4C以及Cf发生化学反应产生气体从小孔放出，保证加工改性的安全性，同时也提高表面加工改性质量。
搅拌摩擦加工后其表面需要用加工中心去除0.5~1mm厚度。
所述“S”型槽2的槽深2~5mm。
所述小孔3的孔径为1mm，相邻小孔3之间的距离为15mm。
所述B4C粉和Ti粉的重量比为2-4：1，最佳为3：1。
本发明的有益效果：
本发明在很大程度上提高了刀具用材料以及船舶用、汽车用、飞机用大面积材料的耐磨性和耐腐蚀性，大大提高了材料的抗疲劳性能，制备工艺简单、方便，其工艺适宜大批量生产，这大大降低了制备材料的生产成本。
附图说明
图1是本发明基体结构示意图。
图2是本发明盖板结构示意图。
图3是Ti和B4C以及Cf铺设示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2和图3所示，一种利用搅拌摩擦加工（简称FSP）制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，它包括以下步骤：
首先，将需要表面改性的基材1上表面铣有“S”型槽2（槽深2~5mm），在“S”槽2的周边开有约1mm的小孔3（小孔3的数量视“S”槽2的周边长度而定，一般应在每15mm左右开一个）；
其次，找与基材1相同的材料做成盖板4，其厚度为0.5~1mm，盖板4尺寸要与基材1相同，要保证其能够吻合在一起，同时盖板4上钻有小孔5，其直径为1mm，小孔5的位置与“S”型槽2上方中心一致，同时小孔5每15mm钻一个；
再次，在“S”型槽2内，均匀先铺一层Ti和B4C混合粉末6（B4C粉和Ti粉的重量比为2-4：1，最佳为3：1，可直接采用市售普通级别的粉末提前混合配制后供使用，具体实施时本领域技术人员还可采用表面强化常用的材料配方代替本发明的钛、硼配方），然后按照编织状结构7在均匀铺设的一层Ti和B4C混合粉末6上铺放一层Cf（碳纤维），再在铺设的Cf层均匀铺设一层Ti和B4C混合粉末8；如此循环直至填满“S”型槽2；一般以铺放3-5层为最佳。
最后，在基材1表面铺设一层碳纤维层和一层表层Ti和B4C混合粉末8，然后将盖板4盖在基材1的“S”型槽2上，保证压紧，并固定好，然后用搅拌头从“S”型槽2的一端进行搅拌，搅拌头深度为“S”型槽2槽深+1mm，搅拌头转速在10000~50000rpm，搅拌头前进速度为20~50mm/min。搅拌过程Ti和B4C以及Cf发生化学反应产生气体从小孔3和5放出，保证加工改性的安全性，同时也提高表面加工改性质量。、
此外还可根据需要，在搅拌摩擦加工后用加工中心去除0.5~1mm厚度的表层，相当于将盖板通过铣刨的方法加以去除，因此具体的去除厚度视盖板4的厚度而定。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，将需要表面改性的基材（1）上表面铣有“S”型槽（2），在“S”型槽（2）的周边开有多个小孔（3）；
其次，找与基材（1）相同的材料做成盖板（4），其厚度为0.5~1mm，盖板（4）的长宽尺寸要与基材（1）相同，要保证其能够吻合在一起，同时盖板（4）上与基板上小孔（3）对应位置处也钻有小孔相同直径的小孔；
第三，在“S”型槽（2）内先均匀铺一层Ti和B4C混合粉末（6），然后按照编织状结构（7）再均匀铺设一层碳纤维层（Cf），再在碳纤维层（Cf）上铺放一层Ti和B4C混合粉末（6），以此类推直至将“S”型槽（2）填满；
最后，在基材（1）的表面铺设一层碳纤维层和一层表层Ti和B4C混合粉末（8），再将盖板（4）盖在基材（1）上，保证压紧，并固定好，然后用搅拌头从“S”型槽（2）的一端进行搅拌，搅拌头深度为“S”型槽（2）槽深+1mm，搅拌头转速在10000~50000rpm，搅拌头前进速度为20~50mm/min；搅拌过程Ti和B4C以及Cf发生化学反应产生气体从小孔放出，保证加工改性的安全性，同时也提高表面加工改性质量。
2.根据权利要求1所述的利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，其特征在于搅拌摩擦加工后其表面需要用加工中心去除0.5~1mm厚度。
3.根据权利要求1所述的利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，其特征在于所述“S”型槽（2）的槽深2~5mm。
4.根据权利要求1所述的利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，其特征在于所述小孔（3）的孔径为1mm，相邻小孔（3）之间的距离为15mm。
5.根据权利要求1所述的利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，其特征在于所述B4C粉和Ti粉的重量比为2-4：1。
6.根据权利要求5所述的利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法，其特征在于所述B4C粉和Ti粉的重量比为3：1。
CN201610911683.5A 2016-10-20 2016-10-20 利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法 Active CN106480451B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610911683.5A CN106480451B (zh) 2016-10-20 2016-10-20 利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610911683.5A CN106480451B (zh) 2016-10-20 2016-10-20 利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106480451A CN106480451A (zh) 2017-03-08
CN106480451B true CN106480451B (zh) 2018-08-21

Family

ID=58269786

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610911683.5A Active CN106480451B (zh) 2016-10-20 2016-10-20 利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106480451B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108161213A (zh) * 2018-03-15 2018-06-15 大连理工大学 一种新型的搅拌摩擦补焊装置及方法
CN109648187B (zh) * 2019-02-12 2023-04-07 黄山学院 一种工具钢搅拌摩擦加工改性的方法及改性用填充板材结构
CN109654956A (zh) * 2019-02-12 2019-04-19 黄山学院 一种自引爆式搅拌摩擦改性方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140084474A (ko) * 2012-12-26 2014-07-07 주식회사 포스코 연주설비 주형의 표면 처리장치 및 주형 표면 처리 방법
CN103981517A (zh) * 2014-05-07 2014-08-13 重庆理工大学 一种铝合金表面改性工艺及其制备的铝合金表面耐磨结构
JP2015067887A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 アルミニウム部品の表面処理方法
JPWO2013089176A1 (ja) * 2011-12-16 2015-04-27 株式会社アライドマテリアル 耐熱合金およびその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9951425B2 (en) * 2013-07-25 2018-04-24 Apple Inc. Solid state deposition methods, apparatuses, and products

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013089176A1 (ja) * 2011-12-16 2015-04-27 株式会社アライドマテリアル 耐熱合金およびその製造方法
KR20140084474A (ko) * 2012-12-26 2014-07-07 주식회사 포스코 연주설비 주형의 표면 처리장치 및 주형 표면 처리 방법
JP2015067887A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 日立オートモティブシステムズ株式会社 アルミニウム部品の表面処理方法
CN103981517A (zh) * 2014-05-07 2014-08-13 重庆理工大学 一种铝合金表面改性工艺及其制备的铝合金表面耐磨结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cf/TiC-TiB2陶瓷基复合材料的SHS工艺优化;汪建利等;《热加工工艺》;20131031;第42卷(第20期);128-130 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106480451A (zh) 2017-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106480451B (zh) 利用搅拌摩擦加工制备Cf/TiC-TiB2表面改性层的方法
CN103789596B (zh) 一种聚晶立方氮化硼刀具材料及其制备方法
CN104625978B (zh) 一种大规格高速树脂重负荷磨钢坯砂轮
CN100587287C (zh) 无石棉无金属汽车用鼓式制动器衬片及其生产工艺
CN105252427B (zh) 一种硬质砂轮以及其制备方法
CN106957632A (zh) 一种玄武岩纤维刹车片及其制备方法
CN104120424B (zh) 铁基激光熔覆粉末及熔覆层制备方法
GB2492583A (en) Twist drill for composite materials
CN105779850A (zh) 一种强孕镶金刚石钻头胎体及钻头的制备方法
CN107138960B (zh) 用于改善复合材料加工质量的复合加工方法及加工工具
CN104722753B (zh) 一种射孔弹药型罩用钨铜粉末制备方法
CN102443800B (zh) 一种利用钨废料废弃硬质合金制备碳化钨耐磨涂层的方法
CN101570005A (zh) 一种尼龙轮及其制备方法
CN108103260A (zh) 改性孕育包芯线及其制备方法
CN103898388A (zh) 一种高性能超细晶硬质合金新材料分条分切刀
CN107236889A (zh) 一种矿山机械旋转导向套用高硬度合金
CN105441936A (zh) 高速钢锥柄麻花钻涂层工艺技术
CN105414547A (zh) 超细晶粒单双直孔硬质合金圆棒制造方法
CN102744401A (zh) 一种地质矿产勘查装置及其制备方法
CN103567889A (zh) 一种高精度树脂金刚石微钻外圆磨砂轮及应用
CN110125827A (zh) 一种新型金刚石工具的生产工艺
CN105967719B (zh) 一种超微钻头复合材料的制备方法
Wang et al. Cutting characteristics and surface integrity in drilling of powder metallurgy nickel-based superalloy FGH97
CN108972368A (zh) 一种树脂结合剂超硬砂轮
CN103553694A (zh) 一种氧化锆纤维增韧立方氮化硼聚晶复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant