[发明专利]一种具备强耐磨特性的双合金贯穿结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具备强耐磨特性的双合金贯穿结构，包括基体和骨架，所述骨架结构的材质为主耐磨合金材料，所述主耐磨合金材料采用增材制造方式形成为三维成形网格或点阵等骨架结构；所述基体结构的材质为基体合金材料，所述基体合金材料的硬度小于所述主耐磨合金材料，所述基体合金材料在熔化状态下以液态方式浇灌入所述主耐磨合金骨架结构中，所述基体合金材料在凝固过程中与所述主耐磨合金材料形成冶金结合，凝固后所述主耐磨合金材料与基体合金材料相互贯穿锁紧形成高强耐磨双合金材料。其中的主耐磨合金强度较高耐磨性较好可作为抗磨增强相，同时较软的基体材料通过磨损可自然形成平滑过渡的凹坑微织构，适于储存润滑油和磨屑，进一步增加整个材料的抗磨损性能。

技术领域

本发明属于减摩抗磨技术领域，尤其涉及一种具备强耐磨特性的双合金贯穿结构及其制备方法，其中的主耐磨合金与基体合金材料相互贯穿锁紧，主耐磨合金强度较高耐磨性较好可作为抗磨增强相，同时较软的基体材料通过磨损可自然形成平滑过渡的凹坑微织构，适于储存润滑油和磨屑，进一步增加整个材料的抗磨损性能。

背景技术

广泛存在于接触表面的摩擦磨损现象会导致零件失效、系统效率降低、能耗增大，甚至可能引发巨大的灾难，因此减磨损增寿命是航空航天、兵器、船舶、陆运交通等众多领域不可避免的课题。如数控机床导轨由于抗磨损性能低导致精度保持性差一直是制约我国高档数控机床发展的重要因素之一；随着对发动机性能要求的不断提高，工作环境愈加恶劣，活塞/缸套承受着较高的热负荷和机械负荷，摩擦磨损加剧，甚至直接导致摩擦副失效；此外我国在受电弓、切削刀具、推力轴承、汽车制动毂等众多关键零部件或工具上对高耐磨结构材料的需求十分巨大。

为此，人们采用润滑剂、低摩擦表面、微织构表面、自润滑材料、各种耐磨涂层等措施已经取得了显著的效果，将零部件的抗磨损性能提到了一个较高的水平。然而我国工业基础相对薄弱，减摩机理研究不足，在关键零部件的减摩抗磨技术水平上与欧美等发达国家存在较大差距。在传统设计制造技术体系下，短期内实现零部件抗磨损设计及制造水平的较大提升是较为困难的，因此，必须采用创新思维，寻求创新方法，才能突破技术瓶颈。

发明内容

针对向技术的上述缺陷和不足，本发明结合先进的增材制造技术并基于表面微织构具有抗磨损性强的特点而提出了一种具备强耐磨特性的双合金贯穿结构，该结构是一种主耐磨合金与基体合金材料相互贯穿锁紧的高强耐磨双合金复合材料，其中的主耐磨合金强度较高耐磨性较好可作为抗磨增强相，同时较软的基体材料通过磨损可自然形成平滑过渡的凹坑微织构，适于储存润滑油和磨屑，进一步增加整个材料的抗磨损性能。

本发明为解决其技术问题，所采用的技术方案为：

一种具备强耐磨特性的双合金贯穿结构，包括基体和骨架，其特征在于，

所述骨架结构的材质为主耐磨合金材料，所述主耐磨合金材料采用增材制造方式形成为三维成形网格或点阵等骨架结构；

所述基体结构的材质为基体合金材料，所述基体合金材料的硬度小于所述主耐磨合金材料，所述基体合金材料在熔化状态下以液态方式浇灌入所述主耐磨合金骨架结构中，所述基体合金材料在凝固过程中与所述主耐磨合金材料形成冶金结合，凝固后所述主耐磨合金材料与基体合金材料相互贯穿锁紧形成高强耐磨双合金材料。

优选地，所述主耐磨合金材料选择为通常选用镍基、钴基、钢、钛等耐磨性能十分优异的合金，可大大增加材料的抗磨损性能。

优选地，所述主耐磨合金材料与基体合金材料为镍-铜或钢-铜等双合金组合，使得所述双合金贯穿结构具有耐磨-导电性强的性能。

优选地，所述主耐磨合金材料与基体合金材料为钛-铝等双合金组合，使得所述双合金贯穿结构具有耐磨-轻质的性能。

优选地，所述主耐磨合金材料与基体合金材料为钢-铸铁等双合金组合，使得所述双合金贯穿结构具有耐磨-低成本的性能。