一种提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法与流程

技术特征：
1.一种提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，根据实际火箭橇滑块/滑轨摩擦副建立三维磨损对称模型，采用archard磨损模型并赋予滑块双线性等向强化本构模型；第二步，设计平行于运动方向的连续型沟槽表面织构；第三步，根据火箭橇滑轨系统的实际运行工况对模型设置边界条件；第四步，基于有限元法并考虑有限元网格的畸变，通过solidwork软件完成模型导入，借助ansys软件完成对称面等边界条件的约束、材料定义、分析计算并分析结果；第五步，将ansys软件得到的结果在实物0cr18ni9ti表面上利用激光打标机进行沟槽型织构设计；第六步，将织构化的0cr18ni9ti进行预处理，得到预处理0cr18ni9ti；第七步，将预处理0cr18n9ti和不同比例的niti合金靶材分别进行等离子清洗，得到清洗0cr18n9ti和清洗靶材；第八步，所述清洗靶材利用等离子表面合金化法沉积到所述清洗0cr18n9ti表面上，在所述0cr18n9ti表面形成合金涂层，实现提高0cr18n9ti表面性能的目的；所述不同比例的niti合金靶材中ni和ti的摩尔比分别为1：1~1：4。2.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：在第一步中，火箭橇滑块磨损主要发生在滑块与滑轨轨面相互作用的区域，滑块沿运动方向具有对称性，滑块实际接触区域的几何尺寸为284
×
94
×
21 mm，根据出现显著热波动区域的厚度仅为6 mm，按尺寸等比例缩小则建立滑块模型尺寸为81
×
13.5
×
6 mm。3.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：在第二步中，沟槽型织构化滑块设置为：以滑块对称模型宽度13.5 mm的50等份以及100等份分别作为沟槽型织构的宽度和深度，以占滑块接触面面积20%~35%为织构密度。4.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：在第三步中，将火箭橇滑轨系统中滑块上方所有部件等效为均匀块体，认为载荷是均匀分布在滑块上且始终垂直于运动方向。5.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：在第四步中，ansys软件基于所设计的模型，添加滑块0cr18ni9ti不锈钢以及滑轨u71mn钢的材料属性以及定义相应的边界条件，最后基于有限元法理论计算模拟，观察不同织构密度条件下滑块接触面的磨损量、应力以及接触压力的变化；根据分析模拟结果，汇总分析沟槽型织构的减摩效果，验证沟槽型织构有益于提高火箭橇滑块的减摩抗磨性。6.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：在第五步中，将ansys软件得到的结果在实物0cr18ni9ti表面上利用激光打标机进行沟槽型织构设计，得到织构化的0cr18ni9ti。7.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：第六步中，预处理方式依次为对靶材与织构化的0cr18n9ti进行去除油污、打磨与超声清洗；所述去除油污的溶液为混合有金属清洗剂的水溶液；所述打磨为使用碳化硅水砂纸进行打磨；所述超声清洗选择无水乙醇。8.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：第七步中，等离子清洗的参数包括：所述niti合金靶材的下方到所述预处理0cr18n9ti的表
面的距离为15~20 mm，工作气压为氩气，所述氩气的流量为18~30 sccm，工作气压为35
±
2 pa，清洗时间为30min~1 h。9.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：第七步中，等离子清洗在等离子表面合金化装置中进行，所述预处理0cr18n9ti置于所述等离子表面合金化装置的样品台上，所述niti合金靶材通过夹具固定在所述等离子表面合金化装置中的源极悬挂架上。10.根据权利要求1所述的提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，其特征在于：第八步中，等离子表面合金化法沉积的参数包括：所述清洗靶材的下方到所述清洗0cr18n9ti的表面的距离为15~20 mm，工作气体为氩气，所述氩气的流量为18~30 sccm，工作气压为35
±
2 pa，温度为700~800 ℃，所述清洗0cr18n9ti和清洗靶材之间的电压差为250~350 v，保温时间为3~5 h。

技术总结
本发明提供了一种提高奥氏体不锈钢火箭橇滑块表面性能的方法，属于高速重载极端工况条件下使用的金属材料强韧化和金属材料表面改性技术领域。本申请在织构化的奥氏体不锈钢表面以不同比例的NiTi合金靶材作为源极，利用表面等离子合金化法在奥氏体不锈钢表面沉积制备合金涂层，等离子表面合金化是利用氩等离子体的溅射轰击作用在工件极表面形成具有一定厚度的合金涂层，既能保证涂层和工件极之间的良好结合，又能保证所制备的涂层具备高的硬度。度。度。


技术研发人员：林乃明 吴玉程 王玮华 严凯 李小凯 袁烁 王振霞
受保护的技术使用者：航宇救生装备有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/10/25