一种利用激光淬火诱导高硬度高耐磨梯度结构60NiTi合金的方法

本发明涉及高镍niti合金处理，尤其涉及一种利用激光淬火诱导高硬度高耐磨梯度结构60niti合金的方法。

背景技术：

1、随着我国航天航空、海上探测运输等重大机械装备的迅猛发展，耐磨部件服役环境日益复杂苛刻，材料经常承受交变载荷、振动载荷、高压、腐蚀环境的耦合作用，对材料的力学性能及摩擦磨损性能提出更高的要求。轴承是机械装备中的一个重要零部件，其主要功能是传递载荷、支撑机械回转体、保证回转精度、降低机械零部件间的摩擦系数，轴承的质量直接决定了设备的使用寿命。

2、60niti(ni含量60wt％，55at％)合金是含cscl型b2立方晶体结构的有序金属间化合物，ti-ni间通过共用电子对形成的共价键使其既有部分陶瓷的特性，又有金属材料的弹性和塑性，因而呈现出高硬度、低弹性模量(约100gpa)的特点。此外，60niti合金具有无磁性、耐腐蚀、大恢复应变等诸多优点。因此，60niti合金已成为极具应用潜力的新型高端耐磨耐蚀材料，nasa已将其选作为国际空间站宇航员尿液回收系统中轴承的备选材料。

3、60niti合金经过高温固溶处理后硬度可达到645hv，可获得高硬度高耐磨特性，但是高温固溶处理60niti合金难以获得良好的超弹性能，抵抗局部高频应力冲击能力差，在振动场合易造成构件失效。中温时效态60niti合金呈现良好的线性超弹性，可恢复应变达到5％，具有良好的抗冲击性能，但是其硬度仅为380hv且耐磨性差。如何使60niti合金同时兼具高耐磨耐蚀和高抗冲击应力特征，成为本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用激光淬火诱导高硬度高耐磨梯度结构60niti合金的方法。本发明能够在保持超弹性的同时获得表面超高硬度层，实现合金表层高耐磨性能与合金芯部高抵抗应力冲击能力的良好结合。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种利用激光淬火诱导60niti合金高硬度高耐磨梯度结构的方法，包括以下步骤：对经过中温时效处理的60niti合金的表面进行激光淬火。

4、优选的，所述中温时效处理的温度为800～900℃，保温时间为3～4h。

5、优选的，所述激光淬火的温度为1000～1300℃。

6、优选的，所述激光淬火的温度为1150～1250℃。

7、优选的，所述激光淬火的光斑类型为平顶光，光斑长度为10～12mm，光斑宽度为3.5～4.5mm。

8、优选的，所述激光淬火的扫描速率为8～10mm/s。

9、优选的，所述激光淬火时，用冷却水流对激光扫过的区域进行冷却，冷却水流距离光斑20～30mm。

10、优选的，每完成一道激光淬火，将所得样品投入冷水中直至样品温度降至室温再进行下一道激光淬火。

11、本发明提供了一种高硬度高耐磨60niti合金，由上述方案所述的方法得到；所述高硬度高耐磨60niti合金从表面到芯部硬度依次递减；内部以tini相和ni3ti相为主，表面以ni4ti3相和tini相为主。

12、优选的，表面硬度为400～650hv，平均摩擦系数为0.39～0.62。

13、本发明提供了一种利用激光淬火诱导60niti合金高硬度高耐磨梯度结构的方法，包括以下步骤：对经过中温时效处理的60niti合金的表面进行激光淬火。本发明采用激光淬火对中温时效60niti合金进行表面处理，构建梯度结构，内部以tini相和ni3ti相为主，保持合金良好的超弹性实现承受高应力过载冲击，而表层以ni4ti3相和tini相为主，获得高硬度高耐磨性能，从而在保持超弹性的同时获得表面超高硬度层，实现合金表层高耐磨性能与合金芯部高抵抗应力冲击能力的良好结合。

1.一种利用激光淬火诱导60niti合金高硬度高耐磨梯度结构的方法，包括以下步骤：对经过中温时效处理的60niti合金的表面进行激光淬火。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中温时效处理的温度为800～900℃，保温时间为3～4h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光淬火的温度为1000～1300℃。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述激光淬火的温度为1150～1250℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光淬火的光斑类型为平顶光，光斑长度为10～12mm，光斑宽度为3.5～4.5mm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光淬火的扫描速率为8～10mm/s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光淬火时，用冷却水流对激光扫过的区域进行冷却，冷却水流距离光斑20～30mm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每完成一道激光淬火，将所得样品投入冷水中直至样品温度降至室温再进行下一道激光淬火。

9.一种高硬度高耐磨60niti合金，由权利要求1～8任一项所述的方法得到；所述高硬度高耐磨60niti合金从表面到芯部硬度依次递减；内部以tini相和ni3ti相为主，表面以ni4ti3相和tini相为主。

10.根据权利要求9所述的高硬度高耐磨60niti合金，其特征在于，表面硬度为400～650hv，平均摩擦系数为0.39～0.62。