[發明專利]一種仿生耐疲勞耐磨鑄鐵耦合仿生表面及其形成方法

有效

• 申請號: 201410316845.1
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104089175A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 莊健;賈洪雷;羅曉峰;王文君;袁洪方;齊江濤;姜鑫銘
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F16S1/10
• 分類號: F16S1/10;B22D25/02
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

1.一種耐疲勞耐磨鑄鐵耦合仿生表面，其特征在于：是在球墨鑄鐵或灰鑄鐵表面形成有仿生凸起結構，所述的仿生凸起結構是由條形凸起和球形凸起組成。

2.根據權利要求1所述的一種耐疲勞耐磨鑄鐵耦合仿生表面，其特征在于：所述的條形凸起是仿沙漠蝎子背甲棱紋凸起結構，所述條形凸起的截面外輪廓滿足以下數學表達式：

y=n{sin(π4-θ)+cos(π4-θ)}·sinmx{cos(π4-θ)-sin(π4-θ)}]]>

0≤x≤3，y≥0

其中θ為條形凸起外輪廓線與基體的最小夾角，n為條形凸起的高度系數，0.25≤n≤3；m為條形凸起的寬度系數，0.5≤m≤4。

3.根據權利要求1所述的一種耐疲勞耐磨鑄鐵耦合仿生表面，其特征在于：所述球形凸起的外輪廓滿足以下數學表達式：

x²+y²+z²＝R²?其中z≥0

其中R為球形凸起的高度，5mm≤R≤30mm，且R與L之間滿足以下關系式：

R＝n₁×L其申0.1≤n₁≤0.2。

4.根據權利要求1所述的一種耐疲勞耐磨鑄鐵耦合仿生表面，其特征在于：所述的四條條形凸起組成菱形網格，網格邊長為L，15≤L≤200mm；菱形網格的銳角為α，球形凸起位于菱形網格的中心處。

5.根據權利要求1所述的一種耐疲勞耐磨鑄鐵耦合仿生表面，其特征在于：所述的仿生凸起結構材料的硬度為基體材料硬度的1.2-2倍。

6.一種權利要求1所述的仿生耐疲勞耐磨鑄鐵耦合仿生表面的形成方法，該方法包括以下步驟：

(一)熔煉澆鑄鐵液，鐵液原料組成如下：原生鐵88％-92％，廢鋼4％-8％，，硅鐵1％-4％。

(二)向鐵液中加入鐵液質量1％-4％的稀土鎂合金球化劑，并孕育0.2-1小時；

(三)將按質量百分比為銅粉10-60％，鐵粉15-60％，鉻鐵礦粉10-55％，鉻粉5-15％，錳粉5-15％的混合粉末均勻混合后，在100-800Mpa的壓力下壓制成厚度為1-2mm的預制塊；

(四)制備澆鑄用砂型，將預制塊固定在砂型上與形成仿生凸起結構相對應的位置上；預制塊的作用是迅速提高過冷度，有利于仿生凸起結構形成白口鐵；

(五)進行澆鑄，澆鑄溫度1430-1510℃，冷卻后脫模并進行表面清理。