[发明专利]一种提高非晶合金耐磨性的织构化超声冲击方法及应用

说明书

本发明涉及表面改性技术领域，具体涉及一种提高非晶合金耐磨性的织构化超声冲击方法及应用。该方法包括以下步骤：(1)冲击头的端面设计：一种超声冲击设备，所述超声冲击设备包括冲击头，且所述冲击头的端面进行织构化设计；(2)超声冲击处理工艺：利用所述超声冲击设备的冲击头对非晶合金的表面进行超声冲击处理。本发明一种提高非晶合金耐磨性的织构化超声冲击方法，即冲击头凸起部分因超声冲击提高了非晶合金的塑性，且凹下部分因未被直接冲击而保留了较高的硬度，从而构建强韧配合的非晶合金表面，进而显著提高非晶合金的摩擦学性能。同时，本发明操作简单，效率高，适用于各种尺寸、形状的零件加工，可以保证加工表面的质量要求。

技术领域

本发明涉及合金表面改性技术领域，具体涉及一种提高非晶合金耐磨性的织构化超声冲击方法及应用。

背景技术

非晶合金由于具有优异的高硬度和高强度，一般认为其具有良好的耐磨性。非晶合金还具有低杨氏模量和优异的耐腐蚀性。非晶态合金具有原子无序排布的特点，在交变载荷冲击下，原子位置发生变化，非晶合金的自由体积增加，合金体系具有更高的能量状态，进而实现非晶合金的年轻化。在力学性能上，年轻化非晶合金表现出更高的塑性。然而，高塑性的代价是降低了非晶合金的硬度，进而限制了其摩擦学性能的提升。

提高非晶合金耐磨性的传统有效方法有电解加工技术、电火花加工技术、激光表面微纳加工技术和振动冲击加工技术等。每种加工技术都有其独特的优势，但同时也存在一定的局限性。例如，电解加工技术和电火花加工技术均属于非接触式加工，加工材料范围广，加工时不会在材料的内部产生残余应力，但都存在着工具电极制造复杂、耗能、污染环境等问题；激光表面微纳加工技术具有高效、绿色、可控性强等优点，但其加工成本高，并且在加工过程中会产生一定的微观汽化和烧蚀作用，在微织构周围形成火山状的熔融物，从而影响织构表面质量和加工精度，会对材料的摩擦学性能造成不良影响；振动冲击技术虽然具有低成本、高效率的优势，但其过度依赖于高质量的机床性能，并且不适用于微小尺寸零件的加工。超声冲击处理是近几年来发展起来的一种新的非晶合金加工工艺，具有操作简单、设备轻便，适用范围广，绿色无污染，加工质量好等优点。但是普通的超声冲击处理只能提高非晶合金的塑性，其硬度由于受到超声冲击处理而降低。

因此，亟需提供一种可综合提高非晶合金摩擦学性能的超声冲击处理方法。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一，为此本发明提出一种提高非晶合金耐磨性的织构化超声冲击方法及应用，该方法易操作、高效率、适用范围广、绿色无污染、加工质量好且适用于提高非晶合金表面的耐磨性。

本发明的发明构思为：本发明基于超声冲击诱导非晶态合金年轻化的原理，同时基于织构化表面提升摩擦学性能的基础，提出织构化超声冲击提升非晶合金摩擦学性能的方法，冲击头设计为微凹坑织构化结构，有利于在超声处理后试样表面形成与冲击头相匹配的微织构，即冲击头凸起部分因超声冲击提高了塑性，凹下部分因未被直接冲击保留高硬度，构建强韧配合的非晶合金表面，进而显著提高非晶合金的摩擦学性能，而且织构化表面本身也具有提高摩擦学性能的作用。

本发明的第一方面提供一种提高非晶合金耐磨性的织构化超声冲击方法。

具体的，所述的方法包括以下步骤：

(1)冲击头的端面设计：一种超声冲击设备，所述超声冲击设备包括冲击头，且所述冲击头的端面进行织构化设计；

(2)超声冲击处理工艺：利用所述超声冲击设备的冲击头对平面结构的非晶合金进行超声冲击处理。

优选的，所述冲击头的形状为扁平状。

优选的，所述冲击头的直径为0.5-20mm。

进一步优选的，所述冲击头的直径为10mm。

优选的，所述冲击头的端面织构化设计为凹坑图形。