一种表面分级复合材料界面层及其制备方法技术

技术编号:10520072 阅读:138 留言:0更新日期:2014-10-08 17:45
一种表面分级复合材料界面层及其制备方法,属于材料表面工程技术领域。该表面分级复合材料界面层由分散的硬质第二相和包覆的金属粘结相的表面复合材料组成,表面分级复合材料界面层为一具有分级结构的硬质第二相次级单元构成的表面复合材料,电火花放电采用硬质第二相粒径10nm-50μm和致密度50-90%的复合材料电极,在惰性或活性气氛中放电,逐点逐层沉积硬质第二相次级单元,制备表面分级复合材料。该复合材料界面层利用具有分级结构的硬质第二相次级单元增加界面层刚度,提高了整体涂层的强度;金属粘结相在变形过程中抑制变形局部化,增强了涂层的塑性变形能力,涂层具有匹配的强塑性性能;表面分级复合材料结构特殊、制备方法简单,易于工业化应用推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及,用于金属和金属基复合 材料零部件耐磨损抗冲击,属于材料表面工程
。 技术背景 随着重大工程装备的关键金属零部件对耐磨损抗冲击性能要求的提高,耐磨损抗 冲击防护涂层作为一种主要的防护手段,不断面临着新的挑战。例如航空发动机耐高温防 护涂层、核电站核主泵密封和轴承部件耐磨抗冲击涂层,宽厚板连铸机结晶器抗冲刷涂层 等。由于传统耐磨损抗冲击防护涂层的强度与韧性难以兼顾,高硬度通常伴随低韧性,始终 存在着涂层与基体间界面强塑性性能不匹配的难题,而且涂层与基体之间界面失配产生的 内应力,导致涂层易于开裂,甚至剥落失效。因此,发展低界面应力且强塑性匹配的复合材 料涂层十分必要。 1995 年,Singh 等美国专利 Method for increasing the surface area of ceramics, metals and composites(US5473138),专利技术了一种增加陶瓷、金属和复合材料 表面面积,以及粗糙度精度的激光加工方法。1996年,又在美国专利Method of applying a laser bea本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面分级复合材料界面层,包括分散的硬质第二相(1)和包覆的金属粘结相(2)的表面复合材料,表面复合材料是硬质第二相在近表面区呈空间有序分布的复合材料,硬质第二相(1)为粒径10nm‑50μm的碳化物、氧化物、氮化物或者硼化物颗粒,金属粘结相(2)为高润湿性的铁、钴、镍纯金属或以铁、钴、镍为基的合金,硬质第二相(1)与金属粘结相(2)体积比(35‑90):(65‑10);其特征在于:所述表面分级复合材料为具有分级结构的硬质第二相次级单元(3),硬质第二相次级单元(3)的中心间距为D,硬质第二相次级单元(3)最大宽度为L,对应关系为D=(1‑2)L,各硬质第二相次级单元(3)层厚不小于该硬质第...

【技术特征摘要】
1. 一种表面分级复合材料界面层,包括分散的硬质第二相(1)和包覆的金属粘结相 (2) 的表面复合材料,表面复合材料是硬质第二相在近表面区呈空间有序分布的复合材料, 硬质第二相(1)为粒径l〇nm-50 μ m的碳化物、氧化物、氮化物或者硼化物颗粒,金属粘结 相(2)为高润湿性的铁、钴、镍纯金属或以铁、钴、镍为基的合金,硬质第二相(1)与金属粘 结相(2)体积比(35-90) : (65-10);其特征在于:所述表面分级复合材料为具有分级结构的 硬质第二相次级单元(3),硬质第二相次级单元(3)的中心间距为D,硬质第二相次级单元 (3) 最大宽度为L,对应关系为D = (1-2) L,各硬质第二相次级单元(3)层厚不小于该硬质 第二相次级单元(3)内分散的硬质第二相(1)的粒径,表面分级复合材料界面层厚度Η为 10-500 μ m,与硬质第二相次级单元(3)最大宽度L之间的对应关系为Η = (0.2-2) L。2. 根据权利要求1所述的一种表面分级复合材料界面层的制备方法,其特征在于:采 用的制备步骤如下: (a) 依据所述具有分级结构的硬质第二相次级单元(3)构成的表面复合材料的要求, 采用真空烧结或惰性气氛或还原气氛烧结,制备用于电火花放电沉积的硬质第二相(1)粒 径、体积比和致密度系列变化的复合材料电极; (b) 依次采用所述系列变化的复合材料电极在零部件基体上进行逐点逐层电火花放 电,沉积具有分级结构的硬质第二相次级单元(3),在惰性或活性气氛中脉冲放电,单脉冲 能量0. 001-10J,脉冲频率50-5000HZ,脉冲电流50-1000A,脉冲宽度1-1000 μ s,调整电极 扫描移动速度、横向平移步长、自转速度、振动频率与电火花放电参数相匹配,逐点逐层沉 积获得所述表面分级复合材料界面层; (c) 采用常规涂...

【专利技术属性】
技术研发人员:雷明凯朱小鹏朱宝王桂芹李昱鹏
申请(专利权)人:大连理工大学
类型:发明
国别省市:辽宁;21

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