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高硬度高耐磨梯度結(jié)構60niti合金的方法。

背景技術：

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

2、60niti(ni含量60wt％，55at％)合金是含cscl型b2立方晶體結(jié)構的有序金屬間化合物，ti-ni間通過共用電子對形成的共價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。此外，60niti合金具有無磁性、耐腐蝕、大恢復應變等諸多優(yōu)點。因此，60niti合金已成為極具應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，抵抗局部高頻應力沖擊能力差，在振動場合易造成構件失效。中溫時效態(tài)60niti合金呈現(xiàn)良好的線性超彈性，可恢復應變達到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合金同時兼具高耐磨耐蝕和高抗沖擊應力特征，成為本領域亟待解決的技術難題。

技術實現(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高硬度高耐磨梯度結(jié)構60niti合金的方法。本發(fā)明能夠在保持超彈性的同時獲得表面超高硬度層，實現(xiàn)合金表層高耐磨性能與合金芯部高抵抗應力沖擊能力的良好結(jié)合。

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

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

4、優(yōu)選的，所述中溫時效處理的溫度為800～900℃，保溫時間為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，用冷卻水流對激光掃過的區(qū)域進行冷卻，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60niti合金高硬度高耐磨梯度結(jié)構的方法，包括以下步驟：對經(jīng)過中溫時效處理的60niti合金的表面進行激光淬火。本發(fā)明采用激光淬火對中溫時效60niti合金進行表面處理，構建梯度結(jié)構，內(nèi)部以tini相和ni3ti相為主，保持合金良好的超彈性實現(xiàn)承受高應力過載沖擊，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獲得表面超高硬度層，實現(xiàn)合金表層高耐磨性能與合金芯部高抵抗應力沖擊能力的良好結(jié)合。

技術特征：

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

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

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

8.根據(jù)權利要求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行下一道激光淬火。

9.一種高硬度高耐磨60niti合金，由權利要求1～8任一項所述的方法得到；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。

技術總結(jié)
本發(fā)明提供了一種利用激光淬火誘導高硬度高耐磨梯度結(jié)構60NiTi合金的方法，涉及高鎳NiTi合金處理技術領域。本發(fā)明采用激光淬火對中溫時效60NiTi合金進行表面處理，構建梯度結(jié)構，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現(xiàn)承受高應力過載沖擊，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獲得表面超高硬度層，實現(xiàn)合金表層高耐磨性能與合金芯部高抵抗應力沖擊能力的良好結(jié)合。

技術研發(fā)人員：鄭儀萍,關葉康,衣曉洋,孫思博,韋良曉,高智勇
受保護的技術使用者：哈爾濱工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19