CN113174552B - 用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备和方法 - Google Patents

用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备和方法。提供了用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备。该设备包括第一金属结构和第二金属结构。第二金属结构包括接触表面，并且设置成在接触表面处与第一金属结构润滑接触，其中第二金属结构用比钢轻的材料构造，并且其中接触表面包括局部表面硬化图案。

Description

用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐 磨性的设备和方法
技术领域
本公开总体上涉及用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备和方法。
背景技术
局部表面硬化是一种方法，由此金属物体的一部分经受使该部分比金属物体的其余部分更硬的方法。通过对金属物体的该部分局部施加热，使该部分接近或达到材料的熔点，并随后快速冷却该部分，可以使含铁材料表面硬化，该方法利用了铁和钢合金的不同所得性质，这取决于形成铁和钢合金的条件。
根据一种方法，通过产生铝或镁物体的熔融部分，可以添加和熔融新材料，熔融的铝或镁与熔融的新材料混合以形成区别于物体的其余部分的局部不同合金。这种局部不同合金可以配制或选择为比物体的其余部分更硬。
发明内容
提供了用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备。该设备包括第一金属结构和第二金属结构。第二金属结构包括接触表面，并且设置成在接触表面处与第一金属结构润滑接触，其中第二金属结构用比钢轻的材料构造，并且其中接触表面包括局部表面硬化图案。
在一些实施方案中，局部表面硬化图案包括一系列表面硬化部分，每个表面硬化部分通过第二金属结构的部分与表面硬化部分的其余部分分离。
在一些实施方案中，表面硬化部分中的每一个包括平行边界。
在一些实施方案中，表面硬化部分中的每一个由包含比钢轻的材料和添加的材料的合金构成。
在一些实施方案中，添加的材料包括镍、硼、铬、硅或碳。
在一些实施方案中，添加的材料作为高熵合金相提供。
在一些实施方案中，高熵合金相与硼、碳或硅微合金化。
在一些实施方案中，表面硬化部分中的每一个包含硬质金属间颗粒。
在一些实施方案中，表面硬化部分中的每一个包含陶瓷材料，并且表面硬化部分中的每一个是金属基复合材料。
在一些实施方案中，局部表面硬化图案包括不连续的平行图案、不连续的非平行图案、规则弯曲图案和不规则弯曲图案中的一种。
在一些实施方案中，比钢轻的材料包括铝。
在一些实施方案中，比钢轻的材料包括镁。
在一些实施方案中，第二金属结构设置成在接触表面处与第一金属结构润滑接触。
在一些实施方案中，局部表面硬化图案包括与接触表面的磨损方向平行的环形表面硬化部分。
根据一个替代实施方案，提供了用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备。该设备包括第一金属结构和第二金属结构，第一金属结构包括钢球轴承装置，第二金属结构包括变速箱壳体(transmission case housing)。第二金属结构还包括接触表面，并且设置成在接触表面处与第一金属结构接触，其中接触表面包括局部表面硬化图案。该设备还包括插入到钢球轴承装置内的传动轴。变速箱壳体由铝或镁中的一种构成。
在一些实施方案中，局部表面硬化图案包括一系列表面硬化部分，每个表面硬化部分通过第二金属结构的部分与表面硬化部分的其余部分分离。
在一些实施方案中，表面硬化部分中的每一个由包含添加的材料的合金构成。
根据一个替代实施方案，提供了用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的方法。该方法包括识别在用比钢轻的材料构造的金属结构上经受磨损的接触表面，并在接触表面上产生局部表面硬化图案。
在一些实施方案中，在接触表面上产生局部表面硬化图案包括产生金属结构的熔融部分和将添加的材料与熔融部分混合。
在一些实施方案中，在接触表面上产生局部表面硬化图案包括利用激光合金化方法在接触表面上产生表面硬化部分。
在一些实施方案中，在接触表面上产生局部表面硬化图案包括利用搅拌摩擦焊和高应变率固体变形中的一种。
本发明公开了以下实施方案：
方案1. 用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备，其包括：
第一金属结构；和
第二金属结构，所述第二金属结构包括接触表面并且设置成在所述接触表面处与所述第一金属结构润滑接触，其中所述第二金属结构用比钢轻的材料构造，并且其中所述接触表面包括局部表面硬化图案。
方案2. 根据方案1所述的设备，其中所述局部表面硬化图案包括一系列表面硬化部分，每个表面硬化部分通过所述第二金属结构的部分与所述表面硬化部分的其余部分分离。
方案3. 根据方案2所述的设备，其中所述表面硬化部分中的每一个包括平行边界。
方案4. 根据方案2所述的设备，其中所述表面硬化部分中的每一个由包含所述比钢轻的材料和添加的材料的合金构成。
方案5. 根据方案4所述的设备，其中所述添加的材料包括镍、硼、铬、硅或碳。
方案6. 根据方案5所述的设备，其中所述添加的材料作为高熵合金相提供。
方案7. 根据方案6所述的设备，其中所述高熵合金相与硼、碳或硅微合金化。
方案8. 根据方案2所述的设备，其中所述表面硬化部分中的每一个包含金属间颗粒。
方案9. 根据方案2所述的设备，其中所述表面硬化部分中的每一个包含陶瓷材料，并且其中所述表面硬化部分中的每一个是金属基复合材料。
方案10. 根据方案1所述的设备，其中所述局部表面硬化图案包括不连续的平行图案、不连续的非平行图案、规则弯曲图案或不规则弯曲图案。
方案11. 根据方案1所述的设备，其中所述比钢轻的材料包括铝。
方案12. 根据方案1所述的设备，其中所述比钢轻的材料包括镁。
方案13. 根据方案1所述的设备，其中所述第二金属结构设置成在所述接触表面处与所述第一金属结构润滑接触。
方案14. 根据方案1所述的设备，其中所述局部表面硬化图案包括与所述接触表面的磨损方向平行的环形表面硬化部分。
方案15. 用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备，其包括：
第一金属结构，其包括钢球轴承装置；
第二金属结构，其包括变速箱壳体和接触表面，所述第二金属结构设置成在所述接触表面处与所述第一金属结构接触，其中所述接触表面包括局部表面硬化图案；和
插入到所述钢球轴承装置内的传动轴；并且
其中所述变速箱壳体由铝或镁构成。
方案16. 根据方案15所述的设备，其中所述局部表面硬化图案包括一系列表面硬化部分，每个表面硬化部分通过所述第二金属结构的部分与所述表面硬化部分的其余部分分离。
方案17. 用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的方法，其包括：
识别在用比钢轻的材料构造的金属结构上经受磨损的接触表面；和
在所述接触表面上产生局部表面硬化图案。
方案18. 根据方案17所述的方法，其中在所述接触表面上产生所述局部表面硬化图案包括产生所述金属结构的熔融部分和将添加的材料与所述熔融部分混合。
方案19. 根据方案17所述的方法，其中在所述接触表面上产生所述局部表面硬化图案包括利用激光合金化方法在所述接触表面上产生表面硬化部分。
方案20. 根据方案17所述的方法，其中在所述接触表面上产生所述局部表面硬化图案包括利用搅拌摩擦焊和高应变率固体变形中的一种。
当结合附图时，从以下对用于实施本公开的最佳图案的详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点变得显而易见。
附图说明
图1示意性地示出了根据本公开的用比钢轻的材料(例如铝合金或镁合金)构造的示例性金属结构，该金属结构包括第一轴承腔和第二轴承腔；
图2以横截面视图示意性地示出了根据本公开的图1的轴承腔结构中的第一个；
图3以横截面视图示意性地示出了根据本公开的图1的轴承腔结构中的第二个；
图4示意性地示出了根据本公开的可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案；
图5以横截面视图示意性地示出了根据本公开的图4的局部表面硬化图案；
图6示意性地示出了根据本公开的可用于提高轴承腔内的耐磨性的替代的局部表面硬化图案；
图7示意性地示出了根据本公开的可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案，其体现为不连续的平行图案；
图8示意性地示出了根据本公开的可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案，其体现为不连续的非平行图案；
图9示意性地示出了根据本公开的可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案，其体现为规则弯曲图案；
图10示意性地示出了根据本公开的可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案，其体现为不规则弯曲图案；
图11示意性地示出了根据本公开的可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案，其体现为另外的不连续图案；以及
图12以横截面视图示意性地示出了根据本公开的图2的轴承腔结构，示出了传动轴插入其中的球轴承装置；以及
图13示意性地示出了根据本公开的可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案，其体现为平行于磨损方向延伸的表面硬化图案。
具体实施方式
可以使用轻质材料代替钢以减轻系统的重量。例如，在机动车辆中，可以使用铝或镁代替钢以减轻车辆的重量，使得车辆的更高燃料效率的一个目标可实现。虽然物体的整体形状可以针对铝或镁进行优化，例如，使用加强肋来维持部件中的阈值整体强度或刚度，但是材料的局部硬度保持材料特定的性质。特定的铝合金具有特定的硬度。特定的镁合金具有特定的硬度。在高磨损条件下，例如，当较硬的物体(例如球轴承的钢壳)抵靠较软的铝或镁物体的表面组装并且经受振动或循环应力时，较硬的物体可能对较软的物体磨损，缓慢地磨损掉材料并且减少较软的物体的使用寿命。特别是在汽车应用中，常常使轴承钢壳与非铁材料(例如铝或镁)的接触表面与油接触。油降低了表面摩擦系数，导致球轴承的钢壳与软的铝或镁之间的相对运动。因此，由于部件的相对运动增加，这些接触表面与类似的非润滑配置相比常常经受润滑磨损或增加的磨损。
局部图案化表面硬化可用于提高轻质材料(例如铝和镁)的耐磨性。在伴随着润滑的磨损中，理想的是具有至少一种包含软基体和硬颗粒的混合物的材料。较软的材料可随着使用而磨损掉，凹陷或有凹痕的表面有助于提供润滑剂的储存处或凹处(pockets)。在存在润滑的情况下，摩擦系数和由此的磨损可以显著地降低。
硬颗粒/纹理的量和分布可显著影响耐磨寿命。在一个实施方案中，计算摩擦学可用于确定最佳表面硬化图案，例如，优化硬颗粒/纹理图案以最小化整体摩擦系数和磨损。
本文所述的轻质材料每单位体积可以比钢轻，并且可以比钢软。
现在参考附图，其中在所有的若干视图中相同的附图标记表示相同的特征，图1示意性地示出了用比钢轻的材料(例如铝合金或镁合金)构造的示例性金属结构10，其包括第一轴承腔22和第二轴承腔32。在一个示例性实施方案中，金属结构10可以是配置成部分包围车辆自动变速器的变速器金属结构，并且包括金属壁12。所示出的轴承腔结构20包括环形壁21、包括轴承外圈壁24的第一轴承腔22和轴腔26。
所示出的轴承腔结构30包括外环形壁31、包括轴承外圈壁34的第二轴承腔32、内环形壁38和轴腔36。第一轴承腔22和第二轴承腔32各自可操作以接纳另一金属结构并将其保持在适当位置，所述另一金属结构即球轴承装置。球轴承装置包括内圈、圆柱形外圈和位于内圈与圆柱形外圈之间的多个球轴承，所述多个球轴承可操作以便于内圈相对于外圈的低摩擦旋转(spinning)。
轴承外圈壁24和轴承外圈壁34各自是金属结构10的接触表面，其中通过分别与嵌套到其上的球轴承装置相互作用，在接触表面上产生持久、重复的高磨损接触。
第一轴承腔22包括可操作以邻接球轴承装置的圆柱形外圈的轴承外圈壁24。圆柱形外圈可以由比非铁材料(例如铝合金和镁合金)硬的钢制成。当球轴承装置操作时，振动和/或循环应力导致圆柱形外圈对轴承外圈壁24磨损。较硬的材料对较软的材料的磨损导致较软的材料相对快地磨损掉。轴承外圈壁24可以通过局部图案化表面硬化来局部硬化，以便减少对轴承外圈壁24磨损的影响，由此增加金属结构10的使用寿命。类似地，第二轴承腔32包括轴承外圈壁34，其可以通过局部图案化表面硬化来类似地局部硬化，以便减少对轴承外圈壁34磨损的影响。
图2以横截面视图示意性地示出了轴承腔结构20。所示出的轴承腔结构20包括环形壁21、包括轴承外圈壁24的第一轴承腔22和轴腔26。所示出的球轴承装置40组装在第一轴承腔22内。圆柱形轴可以插入轴腔26内并且接合到球轴承装置40的内圈。图12以横截面视图示意性地示出了图2的轴承腔结构20，示出了传动轴90插入其中的球轴承装置40。
图3以横截面视图示意性地示出了轴承腔结构30。所示出的轴承腔结构30包括外环形壁31、包括轴承外圈壁34的第二轴承腔32、内环形壁38和轴腔36。所示出的球轴承装置50以一定的过盈配合组装在第二轴承腔32内。圆柱形轴可以置于轴腔36内。该轴可以包括接合到球轴承装置50的内圈的加宽部分。
图4示意性地示出了可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案64。图1的轴承外圈壁24以线性平面视图示出，轴承外圈壁24的弯曲内径示出为平坦化的部分跨度，显示了沿着轴承外圈壁24间隔开的表面硬化部分62。线性平面视图呈现了以环形图案产生/设置在轴承外圈壁24上并且平行于将要置于轴腔26内的轴的纵向轴线的表面硬化部分62。图1的金属结构10的部分60可见于表面硬化部分62之间。所示出的部分60和表面硬化部分62交替地重复并形成局部表面硬化图案64。局部表面硬化图案64局部化成整体金属结构的一部分。
表面硬化部分62的形成方法可以包括本领域中的不同方法。在一个实施方案中，使用激光来加热和/或熔融金属结构10在待形成表面硬化部分62的区域中的材料。同时或同时期地，粉末进料操作可引入粉末进料，引入待添加的材料或与金属结构10的材料混合的材料。可以通过粉末进料添加的材料可以包括合金化元素，例如镍(Ni)、硼(B)、铬(Cr)、硅(Si)、碳(C)等。添加的元素可以形成硬质金属间颗粒或高熵合金(HEA)相。高熵合金相可以进一步与B、C或Si微合金化，以产生优异的硬度(维氏硬度在500-800之间)。在一些情况下，添加的金属材料可以与金属结构10的熔融材料充分混合，使得产生合金。这样的操作可以被描述为激光合金化。本领域的替代方法可以类似地用于熔融金属结构10的材料并将添加的材料混合到熔融的材料中。另一种替代方法是加入陶瓷材料(例如氧化铝或SiC)以形成金属基复合材料(MMC)。
图5以横截面视图示意性地示出了图4的局部表面硬化图案64。所示出的金属结构10的环形壁21包括轴承外圈壁24。所示出的局部表面硬化图案64包括表面硬化部分62和金属结构10的部分60的交替实例。
表面硬化部分62在图4和图5中示出。表面硬化部分62的实际尺寸可以变化。在一个实施方案中，每个表面硬化部分62的宽度可以在0.5毫米和2毫米之间。在另一个实施方案中，表面硬化部分62之间的每个部分60的宽度可以在0.5毫米和2.0毫米之间。在另一个实施方案中，每个表面硬化部分的深度可以在0.015毫米和1.000毫米之间。在替代实施方案中，所描述的部分可以比本文提供的范围更宽或更细，且可以比本文提供的范围更深或不那么深。
金属结构10的部分60包含未表面硬化的轻质材料。表面硬化部分62包含与部分60相比硬度增加的材料。在一些实施方案中，表面硬化部分62的硬化材料的柔性或弹性可以比部分60更小。提供部分60和表面硬化部分62的交替区段可以提供与仅用部分60的材料构造的表面相比增加的硬度，并且可以另外提供与仅用表面硬化部分62的材料构造的表面相比增加的弹性。在润滑剂的存在下，由于润滑导致摩擦系数降低而通常提高了耐磨性。为了保持润滑，摩擦/磨损对中的至少一种材料可以具有凹坑或空腔以储存/保留润滑剂。
图6示意性地示出了可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案74。图1的轴承外圈壁34以线性平面视图示出，轴承外圈壁34的弯曲内径示出为平坦化的部分跨度，显示了沿着轴承外圈壁34间隔开的表面硬化部分72。金属结构的部分70包含未表面硬化的轻质材料。尽管图4的表面硬化部分62示出为具有恒定宽度和表面硬化部分62之间的恒定间隔的平行矩形区段，但所示出的表面硬化部分72具有不平行的边界，并且表面硬化部分72之间的间隔具有改变的宽度。宽度和间距的倾斜度(angularity)和改变量可以变化，并且在一些实施方案中，表面硬化部分72的宽度和间距可以略微变化，例如，边界线距处于平行偏离一至五度。
图7示意性地示出了可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案104，其体现为不连续的平行图案。轴承外圈壁100以线性平面视图示出，轴承外圈壁100的弯曲内径示出为平坦化的部分跨度，显示了沿着轴承外圈壁100间隔开的表面硬化部分102，所示出的轴承外圈壁100的材料的部分101将表面硬化部分102分开。所示出的表面硬化部分102以平行图案布置，并且该图案是不连续的，因为表面硬化部分102的组被轴承外圈壁100的材料的相对较大的部分分开。表现出不连续性的其它图案是可预见的，因此本公开不旨在限于本文提供的实例。
图8示意性地示出了可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案204，其体现为不连续的非平行图案。轴承外圈壁200以线性平面视图示出，轴承外圈壁200的弯曲内径示出为平坦化的部分跨度，显示了沿着轴承外圈壁200间隔开的表面硬化部分202，所示出的轴承外圈壁200的材料的部分201将表面硬化部分202分开。所示出的表面硬化部分202以非平行图案布置，并且该图案是不连续的，因为表面硬化部分202的组被轴承外圈壁200的材料的相对较大的部分分开。表现出不连续性的其它图案是可预见的，因此本公开不旨在限于本文提供的实例。
图9示意性地示出了可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案304，其体现为规则弯曲图案。轴承外圈壁300以线性平面视图示出，轴承外圈壁300的弯曲内径示出为平坦化的部分跨度，显示了沿着轴承外圈壁300间隔开的表面硬化部分302，所示出的轴承外圈壁300的材料的部分301将表面硬化部分302分开。所示出的表面硬化部分302各自包括规则的重复弯曲形状。规则弯曲表面硬化部分的其它图案是可预见的，因此本公开不旨在限于本文提供的实例。
图10示意性地示出了可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案404，其体现为不规则弯曲图案。轴承外圈壁400以线性平面视图示出，轴承外圈壁400的弯曲内径示出为平坦化的部分跨度，显示了沿着轴承外圈壁400间隔开的表面硬化部分402，所示出的轴承外圈壁400的材料的部分401将表面硬化部分402分开。所示出的表面硬化部分402各自包括不规则的、非顺序重复的弯曲形状。不规则弯曲表面硬化部分的其它图案是可预见的，因此本公开不旨在限于本文提供的实例。
图11示意性地示出了可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案504，其体现为另外的不连续图案。轴承外圈壁500以线性平面视图示出，轴承外圈壁500的弯曲内径示出为平坦化的部分跨度，显示了沿着轴承外圈壁500间隔开的表面硬化部分502，所示出的轴承外圈壁500的材料的部分501将表面硬化部分502分开。所示出的表面硬化部分502包括不连接的矩形区段的图案。在一个替代实施方案中，可以利用包括以彼此相交的角度形成的线段的交叉阵列图案。不连续表面硬化部分的其它图案是可预见的，因此本公开不旨在限于本文提供的实例。
表面硬化图案可以垂直于磨损方向延续。例如，在图1中，可以看到在球轴承装置内转动的轴，所述球轴承装置设置在第一轴承腔22或第二轴承腔32内。当轴转动时，它可以在球轴承装置上施加循环的扭矩或压力，球轴承装置又在相应的轴承外圈壁上施加扭矩和/或压力。磨损方向围绕轴承外圈壁的圆周与外圈壁上的点相切或者在旋转方向上。如图4中所示，表面硬化图案64包括在轴承腔22的轴向上以及在相应的球轴承装置的轴向上延伸的表面硬化部分62。
图13示意性地示出了可用于提高轴承腔内的耐磨性的局部表面硬化图案605，其体现为平行于磨损方向延伸的表面硬化图案。轴承外圈壁600以线性平面视图示出，轴承外圈壁600的弯曲内径示出为平坦化的部分跨度，显示了沿着轴承外圈壁600间隔开的连续的环形表面硬化部分602，所示出的轴承外圈壁600的材料的部分601将环形表面硬化部分602分开。另外，示出了不连续的表面硬化部分604。
再次参考图1，局部图案化表面硬化用于改进在示例性轴承细节(例如轴承外圈壁24和轴承外圈壁34)内的具有轻质材料(例如铝或镁)的金属结构。然而，本文公开的局部图案化表面硬化不限于球轴承装置与金属腔之间的相互作用。局部图案化表面硬化可以类似地用于类似地用轻质材料构造的金属结构的高磨损区域中。例如，悬架组件(例如上球头和下球头)可以包括用接头连接在一起的两个金属部件，其中所述部件相对于彼此旋转。如果所述部件中的一个由轻质材料构成，则接头可能经受高磨损。可以在两个部件之间的接触点处利用局部图案化表面硬化以增加轻质材料的寿命。
如本文所述，产生表面硬化的加工方法可以包括激光加工。在其它实施方案中，表面硬化可以通过搅拌摩擦焊、高应变率固体变形或本领域中使用的其它类似方法来产生。
虽然已经详细描述了用于实施本公开的最佳模式，但是本公开所涉及领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内用于实施本公开的各种替代设计和实施方案。

Claims (14)

1.通过轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备，其包括：
第一金属结构；和
第二金属结构，所述第二金属结构包括接触表面并且设置成在所述接触表面处与所述第一金属结构润滑接触，其中所述第二金属结构用比钢轻的材料构造，并且其中所述接触表面包括局部表面硬化纹理图案，
其中所述局部表面硬化纹理图案包括一系列表面硬化部分，每个表面硬化部分通过所述第二金属结构的部分与所述表面硬化部分的其余部分分离，并且其中所述第二金属结构的部分随着使用而磨损掉，以在所述接触表面形成凹陷或凹痕，有助于储存润滑剂。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述表面硬化部分中的每一个包括平行边界。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述表面硬化部分中的每一个由包含所述比钢轻的材料和添加的材料的合金构成。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述添加的材料包括镍、硼、铬、硅或碳。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述添加的材料作为高熵合金相提供。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述高熵合金相与硼、碳或硅微合金化。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述表面硬化部分中的每一个包含金属间颗粒。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述表面硬化部分中的每一个包含陶瓷材料，并且其中所述表面硬化部分中的每一个是金属基复合材料。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述局部表面硬化纹理图案包括不连续的平行图案、不连续的非平行图案、规则弯曲图案或不规则弯曲图案。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述比钢轻的材料包括铝。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述比钢轻的材料包括镁。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述局部表面硬化纹理图案包括与所述接触表面的磨损方向平行的环形表面硬化部分。
13.通过轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备，其包括：
第一金属结构，其包括钢球轴承装置；
第二金属结构，其包括变速箱壳体和接触表面，所述第二金属结构设置成在所述接触表面处与所述第一金属结构接触，其中所述接触表面包括局部表面硬化纹理图案；和
插入到所述钢球轴承装置内的传动轴；
其中所述变速箱壳体由铝或镁构成，
其中所述局部表面硬化纹理图案包括一系列表面硬化部分，每个表面硬化部分通过所述第二金属结构的部分与所述表面硬化部分的其余部分分离，并且其中所述第二金属结构的部分随着使用而磨损掉，以在所述接触表面形成凹陷或凹痕，有助于储存润滑剂。
14.通过轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的方法，其包括：
识别在用比钢轻的材料构造的金属结构上经受磨损的接触表面；和
在所述接触表面产生局部表面硬化纹理图案，
其中在所述接触表面上产生所述局部表面硬化纹理图案包括产生所述金属结构的熔融部分和将添加的材料与所述熔融部分混合。
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