利用攪拌摩擦加工制備Cf/TiC-TiB2表面改性層的方法技術

一種利用攪拌摩擦加工制備Cf/TiC?TiB2表面改性層的方法，尤其是利用攪拌摩擦加工過程中產生的高溫促進Ti和B4C以及Cf發生化學反應，從而形成一層Cf/TiC?TiB2表面改性層的方法。本發明專利技術在很大程度上提高了刀具用材料以及船舶用、汽車用、飛機用大面積材料的耐磨性和耐腐蝕性，大大提高了材料的抗疲勞性能，制備工藝簡單、方便，其工藝適宜大批量生產，這大大降低了制備材料的生產成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種工具鋼刀片表面強化技術，尤其是一種利用攪拌摩擦加工（簡稱FSP）強化工具鋼表面的技術，具體地說是一種利用攪拌摩擦加工制備Cf/TiC-TiB2表面改性層的方法，它利用攪拌摩擦加工過程中產生的高溫促進Ti和B4C以及Cf發生化學反應，從而形成一層Cf/TiC-TiB2表面改性層。
技術介紹
目前，我國的數控技術加工設備的研制越來越趨向成熟階段，然而相對數控機床設備的發展，我國的數控機床刀具的發展相對落后，許多重要工件的加工刀具都是從國外進口，其價格相當昂貴，通常一個工件的加工費用一半用于刀具購買上，這不利于我國制造業的快速發展，特別是數控技術的發展。我國目前制造的刀具，如金剛石刀具雖然在一定程度上保證了加工的要求，但是成本高，不利于生產應用，而且對于刀具以下的大面積的制備，其受到設備和成本的約束，很難生產，這就造成造船業、汽車制造業、飛機飛船制造業、鐵路運輸業等領域使用這樣的高質量耐磨性材料很困難。本專利技術基于上述原因，開發一款利用FSP技術制備Cf/TiC-TiB2表面改性層，其不僅可以提高刀具的使用壽命，還可以大面積的用于船舶用板、汽車用板、飛機用板的耐磨性、耐腐蝕性，其制備方法簡單、可靠、效率高，大大節約成本，提高質量。
技術實現思路
本專利技術的目的針對現有的金屬表面改性技術成本高，適用范圍小的問題，專利技術一種利用攪拌摩擦加工（簡稱FSP）制備Cf/TiC-TiB2表面改性層的方法，以便利用攪拌摩擦加工過程中產生的高溫促進Ti和B4C以及Cf發生化學反應，從而在金屬表面形成一層Cf/TiC-TiB2表面改性層的方法。本專利技術的技術方案是：一種利用攪拌摩擦加工制備Cf/TiC-TiB2表面改性層的方法，其特征是它包括以下步驟：首先，將需要表面改性的基材1上表面銑有“S”型槽2，在“S”槽2的周邊開有多個小孔3；其次，找與基材1相同的材料做成蓋板4，其厚度為0.5~1mm，蓋板4的長寬尺寸要與基材1相同，要保證其能夠吻合在一起，同時蓋板4上與基板上小孔3對應位置處也鉆有小孔相同直徑的小孔；第三，在“S”型槽2內先均勻鋪一層Ti和B4C混合粉末6，然后按照編織狀結構7再均勻鋪設一層碳纖維層（Cf），再在碳纖維層（Cf）上鋪放一層Ti和B4C混合粉末6，以此類推直至將“S”型槽2填滿；最后，在基材1的表面鋪設一層碳纖維層和一層表層Ti和B4C混合粉末8，再將蓋板4蓋在基材1上，保證壓緊，并固定好，然后用攪拌頭從“S”型槽2的一端進行攪拌，攪拌頭深度為“S”型槽2槽深+1mm，攪拌頭轉速在10000~50000rpm，攪拌頭前進速度為20~50mm/min；攪拌過程Ti和B4C以及Cf發生化學反應產生氣體從小孔放出，保證加工改性的安全性，同時也提高表面加工改性質量。攪拌摩擦加工后其表面需要用加工中心去除0.5~1mm厚度。所述“S”型槽2的槽深2~5mm。所述小孔3的孔徑為1mm，相鄰小孔3之間的距離為15mm。所述B4C粉和Ti粉的重量比為2-4：1，最佳為3：1。本專利技術的有益效果：本專利技術在很大程度上提高了刀具用材料以及船舶用、汽車用、飛機用大面積材料的耐磨性和耐腐蝕性，大大提高了材料的抗疲勞性能，制備工藝簡單、方便，其工藝適宜大批量生產，這大大降低了制備材料的生產成本。附圖說明圖1是本專利技術基體結構示意圖。圖2是本專利技術蓋板結構示意圖。圖3是Ti和B4C以及Cf鋪設示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的說明。如圖1、圖2和圖3所示，一種利用攪拌摩擦加工（簡稱FSP）制備Cf/TiC-TiB2表面改性層的方法，它包括以下步驟：首先，將需要表面改性的基材1上表面銑有“S”型槽2（槽深2~5mm），在“S”槽2的周邊開有約1mm的小孔3（小孔3的數量視“S”槽2的周邊長度而定，一般應在每15mm左右開一個）；其次，找與基材1相同的材料做成蓋板4，其厚度為0.5~1mm，蓋板4尺寸要與基材1相同，要保證其能夠吻合在一起，同時蓋板4上鉆有小孔5，其直徑為1mm，小孔5的位置與“S”型槽2上方中心一致，同時小孔5每15mm鉆一個；再次，在“S”型槽2內，均勻先鋪一層Ti和B4C混合粉末6（B4C粉和Ti粉的重量比為2-4：1，最佳為3：1，可直接采用市售普通級別的粉末提前混合配制后供使用，具體實施時本領域技術人員還可采用表面強化常用的材料配方代替本專利技術的鈦、硼配方），然后按照編織狀結構7在均勻鋪設的一層Ti和B4C混合粉末6上鋪放一層Cf（碳纖維），再在鋪設的Cf層均勻鋪設一層Ti和B4C混合粉末8；如此循環直至填滿“S”型槽2；一般以鋪放3-5層為最佳。最后，在基材1表面鋪設一層碳纖維層和一層表層Ti和B4C混合粉末8，然后將蓋板4蓋在基材1的“S”型槽2上，保證壓緊，并固定好，然后用攪拌頭從“S”型槽2的一端進行攪拌，攪拌頭深度為“S”型槽2槽深+1mm，攪拌頭轉速在10000~50000rpm，攪拌頭前進速度為20~50mm/min。攪拌過程Ti和B4C以及Cf發生化學反應產生氣體從小孔3和5放出，保證加工改性的安全性，同時也提高表面加工改性質量。、此外還可根據需要，在攪拌摩擦加工后用加工中心去除0.5~1mm厚度的表層，相當于將蓋板通過銑刨的方法加以去除，因此具體的去除厚度視蓋板4的厚度而定。本專利技術未涉及部分與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用攪拌摩擦加工制備Cf/TiC?TiB2表面改性層的方法，其特征是它包括以下步驟：首先，將需要表面改性的基材（1）上表面銑有“S”型槽（2），在“S”槽（2）的周邊開有多個小孔3；其次，找與基材（1）相同的材料做成蓋板（4），其厚度為0.5~1mm，蓋板（4）的長寬尺寸要與基材（1）相同，要保證其能夠吻合在一起，同時蓋板（4）上與基板上小孔（3）對應位置處也鉆有小孔相同直徑的小孔；第三，在“S”型槽（2）內先均勻鋪一層Ti和B4C混合粉末（6），然后按照編織狀結構（7）再均勻鋪設一層碳纖維層（Cf），再在碳纖維層（Cf）上鋪放一層Ti和B4C混合粉末（6），以此類推直至將“S”型槽（2）填滿；最后，在基材（1）的表面鋪設一層碳纖維層和一層表層Ti和B4C混合粉末（8），再將蓋板（4）蓋在基材（1）上，保證壓緊，并固定好，然后用攪拌頭從“S”型槽（2）的一端進行攪拌，攪拌頭深度為“S”型槽（2）槽深+1mm，攪拌頭轉速在10000~50000rpm，攪拌頭前進速度為20~50mm/min；攪拌過程Ti和B4C以及Cf發生化學反應產生氣體從小孔放出，保證加工改性的安全性，同時也提高表面加工改性質量。...

【技術特征摘要】
1.一種利用攪拌摩擦加工制備Cf/TiC-TiB2表面改性層的方法，其特征是它包括以下步驟：首先，將需要表面改性的基材（1）上表面銑有“S”型槽（2），在“S”槽（2）的周邊開有多個小孔3；其次，找與基材（1）相同的材料做成蓋板（4），其厚度為0.5~1mm，蓋板（4）的長寬尺寸要與基材（1）相同，要保證其能夠吻合在一起，同時蓋板（4）上與基板上小孔（3）對應位置處也鉆有小孔相同直徑的小孔；第三，在“S”型槽（2）內先均勻鋪一層Ti和B4C混合粉末（6），然后按照編織狀結構（7）再均勻鋪設一層碳纖維層（Cf），再在碳纖維層（Cf）上鋪放一層Ti和B4C混合粉末（6），以此類推直至將“S”型槽（2）填滿；最后，在基材（1）的表面鋪設一層碳纖維層和一層表層Ti和B4C混合粉末（8），再將蓋板（4）蓋在基材（1）上，保證壓緊，并固定好，然后用攪拌頭從“S”型槽（2）的一端進行攪拌，攪拌頭深度為“S”型槽（...

【專利技術屬性】
技術研發人員：汪建利，汪洪峰，劉勝榮，宋娓娓，褚園，
申請(專利權)人：黃山學院，
類型：發明
國別省市：安徽;34