本發(fā)明涉及高鎳niti合金處理，尤其涉及一種利用激光淬火誘導(dǎo)高硬度高耐磨梯度結(jié)構(gòu)60niti合金的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國航天航空、海上探測運(yùn)輸?shù)戎卮髾C(jī)械裝備的迅猛發(fā)展，耐磨部件服役環(huán)境日益復(fù)雜苛刻，材料經(jīng)常承受交變載荷、振動(dòng)載荷、高壓、腐蝕環(huán)境的耦合作用，對(duì)材料的力學(xué)性能及摩擦磨損性能提出更高的要求。軸承是機(jī)械裝備中的一個(gè)重要零部件，其主要功能是傳遞載荷、支撐機(jī)械回轉(zhuǎn)體、保證回轉(zhuǎn)精度、降低機(jī)械零部件間的摩擦系數(shù)，軸承的質(zhì)量直接決定了設(shè)備的使用壽命。

2、60niti(ni含量60wt％，55at％)合金是含cscl型b2立方晶體結(jié)構(gòu)的有序金屬間化合物，ti-ni間通過共用電子對(duì)形成的共價(jià)鍵使其既有部分陶瓷的特性，又有金屬材料的彈性和塑性，因而呈現(xiàn)出高硬度、低彈性模量(約100gpa)的特點(diǎn)。此外，60niti合金具有無磁性、耐腐蝕、大恢復(fù)應(yīng)變等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，60niti合金已成為極具應(yīng)用潛力的新型高端耐磨耐蝕材料，nasa已將其選作為國際空間站宇航員尿液回收系統(tǒng)中軸承的備選材料。

3、60niti合金經(jīng)過高溫固溶處理后硬度可達(dá)到645hv，可獲得高硬度高耐磨特性，但是高溫固溶處理60niti合金難以獲得良好的超彈性能，抵抗局部高頻應(yīng)力沖擊能力差，在振動(dòng)場合易造成構(gòu)件失效。中溫時(shí)效態(tài)60niti合金呈現(xiàn)良好的線性超彈性，可恢復(fù)應(yīng)變達(dá)到5％，具有良好的抗沖擊性能，但是其硬度僅為380hv且耐磨性差。如何使60niti合金同時(shí)兼具高耐磨耐蝕和高抗沖擊應(yīng)力特征，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種利用激光淬火誘導(dǎo)高硬度高耐磨梯度結(jié)構(gòu)60niti合金的方法。本發(fā)明能夠在保持超彈性的同時(shí)獲得表面超高硬度層，實(shí)現(xiàn)合金表層高耐磨性能與合金芯部高抵抗應(yīng)力沖擊能力的良好結(jié)合。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種利用激光淬火誘導(dǎo)60niti合金高硬度高耐磨梯度結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：對(duì)經(jīng)過中溫時(shí)效處理的60niti合金的表面進(jìn)行激光淬火。

4、優(yōu)選的，所述中溫時(shí)效處理的溫度為800～900℃，保溫時(shí)間為3～4h。

5、優(yōu)選的，所述激光淬火的溫度為1000～1300℃。

6、優(yōu)選的，所述激光淬火的溫度為1150～1250℃。

7、優(yōu)選的，所述激光淬火的光斑類型為平頂光，光斑長度為10～12mm，光斑寬度為3.5～4.5mm。

8、優(yōu)選的，所述激光淬火的掃描速率為8～10mm/s。

9、優(yōu)選的，所述激光淬火時(shí)，用冷卻水流對(duì)激光掃過的區(qū)域進(jìn)行冷卻，冷卻水流距離光斑20～30mm。

10、優(yōu)選的，每完成一道激光淬火，將所得樣品投入冷水中直至樣品溫度降至室溫再進(jìn)行下一道激光淬火。

11、本發(fā)明提供了一種高硬度高耐磨60niti合金，由上述方案所述的方法得到；所述高硬度高耐磨60niti合金從表面到芯部硬度依次遞減；內(nèi)部以tini相和ni3ti相為主，表面以ni4ti3相和tini相為主。

12、優(yōu)選的，表面硬度為400～650hv，平均摩擦系數(shù)為0.39～0.62。

13、本發(fā)明提供了一種利用激光淬火誘導(dǎo)60niti合金高硬度高耐磨梯度結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：對(duì)經(jīng)過中溫時(shí)效處理的60niti合金的表面進(jìn)行激光淬火。本發(fā)明采用激光淬火對(duì)中溫時(shí)效60niti合金進(jìn)行表面處理，構(gòu)建梯度結(jié)構(gòu)，內(nèi)部以tini相和ni3ti相為主，保持合金良好的超彈性實(shí)現(xiàn)承受高應(yīng)力過載沖擊，而表層以ni4ti3相和tini相為主，獲得高硬度高耐磨性能，從而在保持超彈性的同時(shí)獲得表面超高硬度層，實(shí)現(xiàn)合金表層高耐磨性能與合金芯部高抵抗應(yīng)力沖擊能力的良好結(jié)合。

技術(shù)特征：

1.一種利用激光淬火誘導(dǎo)60niti合金高硬度高耐磨梯度結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：對(duì)經(jīng)過中溫時(shí)效處理的60niti合金的表面進(jìn)行激光淬火。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述中溫時(shí)效處理的溫度為800～900℃，保溫時(shí)間為3～4h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光淬火的溫度為1000～1300℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述激光淬火的溫度為1150～1250℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光淬火的光斑類型為平頂光，光斑長度為10～12mm，光斑寬度為3.5～4.5mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光淬火的掃描速率為8～10mm/s。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光淬火時(shí)，用冷卻水流對(duì)激光掃過的區(qū)域進(jìn)行冷卻，冷卻水流距離光斑20～30mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每完成一道激光淬火，將所得樣品投入冷水中直至樣品溫度降至室溫再進(jìn)行下一道激光淬火。

9.一種高硬度高耐磨60niti合金，由權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述的方法得到；所述高硬度高耐磨60niti合金從表面到芯部硬度依次遞減；內(nèi)部以tini相和ni3ti相為主，表面以ni4ti3相和tini相為主。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高硬度高耐磨60niti合金，其特征在于，表面硬度為400～650hv，平均摩擦系數(shù)為0.39～0.62。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種利用激光淬火誘導(dǎo)高硬度高耐磨梯度結(jié)構(gòu)60NiTi合金的方法，涉及高鎳NiTi合金處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用激光淬火對(duì)中溫時(shí)效60NiTi合金進(jìn)行表面處理，構(gòu)建梯度結(jié)構(gòu)，內(nèi)部以TiNi相和Ni<subgt;3</subgt;Ti相為主，保持合金良好的超彈性實(shí)現(xiàn)承受高應(yīng)力過載沖擊，而表層以Ni<subgt;4</subgt;Ti<subgt;3</subgt;相和TiNi相為主，獲得高硬度高耐磨性能，從而在保持超彈性的同時(shí)獲得表面超高硬度層，實(shí)現(xiàn)合金表層高耐磨性能與合金芯部高抵抗應(yīng)力沖擊能力的良好結(jié)合。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭儀萍,關(guān)葉康,衣曉洋,孫思博,韋良曉,高智勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19