[發(fā)明專利]一種表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711409123.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN107900309A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊冠軍;宋忠孝;朱曉東;李雁淮;錢旦;孔文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D17/22
• 分類號(hào): B22D17/22;C23F17/00;C21D7/06;C21D10/00;C23C30/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具，其特征在于，包括模具基材均質(zhì)層(1)和由下至上依次設(shè)置在其上方的表面變形過渡層(21)和表面抗粘連附著層(22)；其中：

表面變形過渡層(21)是基于微觀組織變形改變模具基體材料原有微觀結(jié)構(gòu)形成的表層區(qū)域，表面變形過渡層(21)的厚度為0.05～300μm；

表面抗粘連附著層(22)是基于材料沉積在基體材料表面形成的表面附著層，表面抗粘連附著層(22)的厚度為表面變形過渡層(21)厚度的0.05～3倍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具，其特征在于，所述表面變形過渡層(21)的塑形變形ε為20％～300％的單次變形或單次變形幅度為3％～200％的多次變形，其組織呈現(xiàn)位錯(cuò)的纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具，其特征在于，表面變形過渡層(21)的位錯(cuò)密度比模具基材均質(zhì)層(1)高10～10000倍，晶粒尺寸或亞晶粒尺寸為模具基材均質(zhì)層(1)的1/5以下，且粒徑為20nm～800nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具，其特征在于，所述表面抗粘連附著層(22)是由金屬元素和非金屬元素為成分的涂層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具，其特征在于，表面抗粘連附著層(22)選自氧化鋁、氧化鋯、TiAlN、TiAlCN、SiC、碳化鈦、氧化鉻、TiNAlC、氮化鈦、氧化鈦或ZrB₂。

6.權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在清潔處理過的模具基材均質(zhì)層(1)表面進(jìn)行形變處理，制備厚度為0.05～300μm的表面變形過渡層(21)；

其中，形變處理是在模具基材均質(zhì)層(1)表面施加壓力使其產(chǎn)生強(qiáng)烈塑形變形改變表面微觀結(jié)構(gòu)；

2)在制得的表面變形過渡層(21)表面采用氣相沉積法沉積一層抗粘連附著層(22)，表面抗粘連附著層(22)的厚度為表面變形過渡層(21)厚度的0.05～3倍；

3)經(jīng)冷卻后，制得表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具的制備方法，其特征在于，清潔處理是采用溶劑超聲波清洗或輝光放電清潔模具基材均質(zhì)層(1)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具的制備方法，其特征在于，步驟1)中，形變處理采用激光沖擊，激光沖擊模具表面1～10次，激光束的激光功率密度為1×10⁹W/cm²～9×10⁹W/cm²，脈沖寬度為10～200ns，沖擊壓力>1GPa。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具的制備方法，其特征在于，步驟1)中，形變處理采用噴丸沖擊，噴丸所用彈丸為鑄鋼丸、鑄鐵丸、玻璃丸和陶瓷丸中的一種或幾種，彈丸的硬度為40～70HRC，彈丸速度>70m/s，表面粗糙度為20～145um，噴丸粒度優(yōu)選5～50目。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的表面雙層結(jié)構(gòu)壓鑄模具的制備方法，其特征在于，步驟2)中，氣相沉積法采用激光化學(xué)氣相沉積法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法。