【技术实现步骤摘要】
一种高速摩擦搅拌制备金属基复合材料耐磨层的方法，涉及金属材料表面改性，属于材料科学领域。
技术介绍
1、提高金属表面耐磨性的方法有：堆焊、熔覆、表面合金化；电弧堆焊是将耐磨焊丝堆焊在金属材料表面，形成一层厚度较大的碳含量和合金元素含量较高的耐磨堆焊层，由于组织应力和热应力大，堆焊层易开裂，堆焊层表面质量差，加工余量大，由于堆焊过程中热输入大，金属材料零部件产生较严重的变形，因此堆焊只能用于一些粗放耐磨的工况；熔覆耐磨层的方法有两种，激光熔覆和等离子熔覆；激光熔覆的能量密度高，热输入小，金属材料基体的变形小、稀释率低、表面质量好、熔覆耐磨层厚度均匀，但由于是熔化冶炼过程，碳化物聚集长大和分布不均匀是不可避免的，这将影响熔覆耐磨层的耐磨性能和其他的性能；等离子熔覆，熔覆能量密度低于激光，稀释率高于激光低于电弧堆焊，由于等离子束的强烈电磁搅拌使熔覆层的组织成分均匀程度高于电弧堆焊和激光，可避免碳化物聚集长大并且分布均匀，等离子熔覆的能量密度低于激光，金属材料基体变形大于激光熔覆。
2、本专利技术一种高速摩擦搅拌制备金属基复合材料耐磨层的方法，摩擦搅拌头高速摩擦金属材料基体一侧表面产热塑化金属材料基体材料表层、将高硬度强化相机械搅拌入塑化的金属材料基体表层材料中，形成高硬度强化相均匀分散在金属基体表层材料中的金属基复合材料耐磨层；金属基复合材料耐磨层的层厚均匀、形状平直，并保持了高硬度强化相的粒径不长大以提高金属基复合材料的韧性和耐磨性能；所述的金属基复合材料耐磨层为高硬度强化相和金属材料基体表层材质在低于金属材料基体材质熔
技术实现思路
1、所述的金属基复合材料耐磨层为摩擦搅拌头高速摩擦金属材料基体一侧表面产热塑化金属材料基体材料表层、将高硬度强化相机械搅拌入塑化的金属材料基体表层材料中，形成高硬度强化相均匀分散在金属基体表层材料中的金属基复合材料耐磨层；金属基复合材料耐磨层的层厚均匀、形状平直，并保持了高硬度强化相的粒径不长大以提高金属基复合材料的韧性和耐磨性能。
2、所述的金属基复合材料耐磨层为高硬度强化相和金属材料基体表层材质在低于金属材料基体材质熔点的温度下、被摩擦搅拌流变混合形成的固态结合的、以金属基体材料为粘结剂的冶金结合体。
3、高速摩擦搅拌制备金属基复合材料耐磨层的方法：利用一高速旋转的、有一用于供给向金属材料基体表层材料引入高硬度强化相粉的中心通孔的、环形的摩擦搅拌头，在一定压力下高速旋转摩擦金属材料基体表面产热塑化基体表层、将高硬度强化相搅拌引入、均匀分散于高温塑化流变的金属材料基体表层材料中，摩擦搅拌头或金属材料基体按金属基复合材料耐磨层所需的轮廓形状以一定的速度连续移动，形成一定形状的、带状的金属基复合材料耐磨层。
4、所述的有通孔的环形摩擦搅拌头的通孔与驱动环形摩擦搅拌头的主轴的中心通孔密封相接用于供给高硬度强化相粉、摩擦搅拌头同轴心夹持在主轴上，主轴上方安装固定有与主轴同轴心旋转密封相接的、连续供给高硬度强化相粉的料筒，所述的料筒接入一定压力、一定流量的惰性气体经由主轴中心通孔向摩擦搅拌头供应惰性气体防止金属基复合材料耐磨层的氧化。
5、所述的金属基复合材料耐磨层中高硬度强化相的体积分数为10%~50%。
6、所述的金属基复合材料层的厚度为：0.1mm~0.30mm，所述的厚度为金属基复合材料耐磨层面精磨后的厚度。
7、所述的单道带状的金属基复合材料耐磨层的带宽为8mm~12mm，通过多个单道的搭接形成一定尺寸、形状的金属基复合材料耐磨层。
8、所述的环形摩擦搅拌头的轴向截面形状为锥顶为圆弧的锥形，所述的锥形单边锥形的夹角为45º~85º，所述的锥顶的圆弧半径为0.5mm~1.5mm。
9、所述的环形摩擦搅拌头的旋转转速为1000rpm~24000rpm。
10、所述的高硬度强化相为：粒径小于2微米的碳化钨、碳化钛、碳化钒、碳化铌、碳化钼、碳化硼、碳化硅中的一种及一种以上的复合碳化物。
11、所述的高硬度强化相为：粒径小于2微米的氧化铝和氧化锆及氧化锆增韧氧化铝。
12、所述的高硬度强化相为：粒径小于2微米的氮化钛、碳氮化钛、氮化硅、立方氮化硼中的一种及一种以上的复合物。
13、所述的高硬度强化相为：粒径小于2微米的金刚石。
14、所述的高硬度强化相表面有镀铜、或镀镍、或镀铬使高硬度强化相表面金属化，有利于高硬度强化相与刀刃材料形成冶金结合。
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1.一种高速摩擦搅拌制备金属基复合材料耐磨层的方法，其显著特征为：
2.根据权利要求1，所述的金属基复合材料耐磨层中高硬度强化相的体积分数为10%~50%。
3.根据权利要求1，所述的金属基复合材料层的厚度为：0.1mm~0.30mm，所述的厚度为金属基复合材料耐磨层面精磨后的厚度。
4.所述的单道带状的金属基复合材料耐磨层的带宽为8mm~12mm，通过多个单道的搭接形成一定尺寸、形状的金属基复合材料耐磨层。
5.根据权利要求1，所述的环形摩擦搅拌头的轴向截面形状为锥顶为圆弧的锥形，所述的锥形单边锥形的夹角为45º~85º，所述的锥顶的圆弧半径为0.5mm~1.5mm。
6.根据权利要求1，所述的环形摩擦搅拌头的旋转转速为1000rpm~24000rpm。
7.根据权利要求1，所述的高硬度强化相为：粒径小于2微米的碳化钨、碳化钛、碳化钒、碳化铌、碳化钼、碳化硼、碳化硅中的一种及一种以上的复合碳化物。
8.根据权利要求1，所述的高硬度强化相为：粒径小于2微米的氧化铝和氧化锆及氧化锆增韧氧化铝。>
9.根据权利要求1，所述的高硬度强化相为：粒径小于2微米的氮化钛、碳氮化钛、氮化硅、立方氮化硼中的一种及一种以上的复合物。
10.根据权利要求1，所述的高硬度强化相为：粒径小于2微米的金刚石。
11.所述的高硬度强化相表面有镀铜、或镀镍、或镀铬使高硬度强化相表面金属化，有利于高硬度强化相与刀刃材料形成冶金结合。
...【技术特征摘要】
1.一种高速摩擦搅拌制备金属基复合材料耐磨层的方法，其显著特征为：
2.根据权利要求1，所述的金属基复合材料耐磨层中高硬度强化相的体积分数为10%~50%。
3.根据权利要求1，所述的金属基复合材料层的厚度为：0.1mm~0.30mm，所述的厚度为金属基复合材料耐磨层面精磨后的厚度。
4.所述的单道带状的金属基复合材料耐磨层的带宽为8mm~12mm，通过多个单道的搭接形成一定尺寸、形状的金属基复合材料耐磨层。
5.根据权利要求1，所述的环形摩擦搅拌头的轴向截面形状为锥顶为圆弧的锥形，所述的锥形单边锥形的夹角为45º~85º，所述的锥顶的圆弧半径为0.5mm~1.5mm。
6.根据权利要求1，所述的环形摩...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄齐文，熊钊頲，黄闻欣，肖伯涛，
申请(专利权)人：武汉华材表面科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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