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[發明專利]一種高耐磨多主元合金齒輪及其制備方法在審

專利信息
申請號: 201810085235.3 申請日: 2018-01-29
公開(公告)號: CN108220744A 公開(公告)日: 2018-06-29
發明(設計)人: 王志新;馬明星;梁存;周家臣;馬佳鑫 申請(專利權)人: 中原工學院
主分類號: C22C30/02 分類號: C22C30/02;C22C1/04;B22F3/14;B22F5/08
代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125 代理人: 鄭園;孫詩雨
地址: 451191 河南省鄭州*** 國省代碼: 河南;41
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 多主元合金 制備 齒輪坯料 高耐磨 齒輪 瓷舟 惰性氣體環境 金屬間化合物 真空燒結爐 金屬材料 不銹鋼球 工件硬度 金屬粉末 目標齒輪 耐磨性能 球磨混料 有效抑制 制備工藝 燒結 球磨罐 稱取 混料 可控 球磨 溫壓 裝入 密封
【說明書】:

發明提供了一種高耐磨多主元合金齒輪及其制備方法,屬于金屬材料及其制備領域。具體步驟為:按化學式稱取各種金屬粉末置于球磨罐中,加入不銹鋼球,然后在惰性氣體環境下將球磨罐密封;球磨混料;將混料后的粉末在壓機上溫壓成齒輪坯料;將齒輪坯料裝入瓷舟,將瓷舟置于真空燒結爐內進行燒結,得到目標齒輪。本發明的有益效果是:本發明方法能夠獲得成分均勻的多主元合金工件,有效抑制金屬間化合物的形成;所制備的多主元合金工件硬度高、耐磨性能好;制備工藝簡單,成本低,操作可控,易于工業化大規模生產。

技術領域

本發明涉及金屬材料及其制備領域,具體涉及一種高耐磨多主元合金齒輪及其制備方法。

背景技術

齒輪傳動是現代機械產品中應用最廣的一種機械傳動。這是因為它能保證恒定的傳動比,具有傳動功率范圍大、效率高、壽命長等優點。不足之處是齒輪的生產成本高、制造與安裝精度高。粉末冶金工藝制造的齒輪恰恰可大幅度地降低生產成本,保證齒輪的形位與尺寸公差的一致性。粉末冶金齒輪在整個粉末冶金零件中難以單獨統計,但無論是按重量還是按零件數量,粉末冶金齒輪在各種機械、汽車、摩托車中所占的比例都遠遠大于其他領域中的粉末冶金零件。磨損是影響機械壽命的主要因素之一,對于齒輪系統,輪齒的過度磨損不僅會影響齒輪的傳動精度和效率,還會造成機構振動、產生噪聲等,嚴重時甚至會使輪齒斷裂,造成重大事故。磨損具有緩慢的漸進性特點,對機械系統性能的影響也是一個漸進性緩慢失效過程,與突發性失效相比往往容易被忽視,但其危害性卻很大。提高齒輪材料的耐磨損性能具有重要意義。而多主元合金突破傳統合金設計理念依靠近等摩爾比(5~35at%)多種(至少5種)金屬原子混合形成合金,通過多主元成分設計可使合金擁有高強度、高硬度、耐高溫氧化、耐磨和電磁等優異的綜合性能。目前,多主元合金主要集中研究CoCrFeNiCu、FeCoCrNiMn、CoCrFeNiAl與AlTiCrFeCoNi等高熵合金,或者在該合金的基礎上添加一種或多種元素進行研究,對新型多主元合金體系的研究還有待進一步開發,不僅有助于多主元合金理論體系的完善,同時也有助于豐富材料性能數據庫,突破現有傳統合金材料的性能極限,挖掘多主元合金材料的適用范圍和應用前景,為現代工業技術的發展提供理論依據和材料支撐。因此,開發新型高耐磨多主元合金齒輪具有重要的意義。

發明內容

本發明提出了一種高耐磨多主元合金齒輪及其制備方法,此種方法以純金屬粉末為原料,在室溫球磨過程中發生復雜的固相反應,利用球磨過程中產生的機械力(剪切力、沖擊力等)可使金屬粉末發生塑性變形、斷裂、破碎、晶體結構重構等過程,整個過程均為固相反應,避免了傳統熔鑄法難以制備熔沸點差異較大的弊端。然后在將預合金化的粉末真空燒結,確保了固相反應的充分進行,同時,全過程均在氣氛保護或真空下,避免了易氧化金屬的在制備過程中的氧化和氣體元素引入,充分保證了多主元合金成分設計的穩定性。此外,制備出的多主元合金粉末成分均勻,可有效抑制金屬間化合物的形成,原料利用率高,且具有較高的硬度和耐磨性以及較好的綜合機械性能等。

實現本發明的技術方案是:一種高耐磨多主元合金齒輪,按化學式AlxCrCuMnyNiZrz稱取純金屬粉末,其中0.1≤x≤1.2;0.1≤y≤1.2;0.1≤z≤1.2;0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25;0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25;0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25。

一種高耐磨多主元合金齒輪的制備方法,步驟如下:

(1)按化學式AlxCrCuMnyNiZrz稱取純金屬粉末,將金屬粉末置于球磨罐中,加入不銹鋼球,然后在保護氣體環境下將球磨罐密封;其中0.1≤x≤1.2;0.1≤y≤1.2;0.1≤z≤1.2;0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25;0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25;0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25;

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