科创中国
钛合金表面激光合金化高温自润滑耐磨涂层技术
成果类型：: 新技术
发布时间: 2023-08-25 15:33:37
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：山东省菏泽市| 周保华 | 2023-10-26 16:25:26
针对我国汽车行业、国防事业等多个领域对发动机零部件有着轻量化、耐热、耐蚀、耐磨等多方位的综合需求，采用新型基体材料制备关键零部件，并对其表面激光合金化处理获得性能优异的多功能复合涂层具有重要的意义。激光合金化系在高能量激光束的作用下，一种或多种合金元素和基体材料表层一起迅速熔化形成熔池，在熔池中发生一系列复杂的化学反应，凝固后即在材料表面形成与基材呈现冶金结合的合金化层，原位生成的强化相与涂层基体相的相容性较好，有利于合金化层性能的改善，是钛及钛合金表面强化与改性的有效方法之一。选用新型高温钛合金为发动机气门的基体材料，除可减重外，更可提高发动机极限转速、节省燃油及降低噪声，从多方面综合提高发动机性能。并选用镍包覆的 hBN 作为涂层材料，在钛合金气门表面制备激光合金化涂层，生成不同的陶瓷强化相，保留适量的 h-BN 自润滑相，无需另外添加固体润滑剂，即可实现自润滑，可从“抗磨”与“减摩”两方面提高气门耐磨性，进而延长气门的工作寿命，实现一定意义上的突破与颠覆。
自润滑相 h-BN 在涂层中的保留条件，及其含量、大小、形态与分布特征与涂层自润滑性能的关系；陶瓷强化相的界面结构、原位形核机制与生长机理；涂层高温摩擦磨损特性与各因素间的关联，具体包括高温自润滑机理及合金化层硬度、韧性和残余应力等因素。预期达到： (1)涂层硬度控制在 1200~1600 HV 范围内，以保证涂层的综合性能，与基体相比，涂层摩擦系数降低 20%，耐磨性提高 5 倍以上； (2)涂层抗高温氧化性能提高 50%以上；(3)涂层耐燃气热腐蚀性能提高 50%以上； (4)热疲劳性能提升一个等级。
钛合金表面激光合金化高温自润滑耐磨涂层技术应用前景非常广阔，主要体现在以下几个方面：航空航天领域：钛合金在航空航天领域具有广泛应用，如飞机发动机、飞行器结构件等。激光合金化高温自润滑耐磨涂层可以提高钛合金的耐磨性能，延长零件使用寿命，降低维修成本，有助于提高航空器的可靠性和安全性。化工领域：钛合金在化工领域具有很好的应用前景，如石油、天然气、化工设备等。激光合金化高温自润滑耐磨涂层可以提高钛合金的耐磨性能，降低设备的磨损，减少维修次数，降低生产成本。能源领域：激光合金化高温自润滑耐磨涂层可以应用于核能、太阳能等领域的钛合金部件，提高其耐磨性能，延长使用寿命，降低维修成本。医疗领域：钛合金在医疗领域具有广泛应用，如人工关节、牙科种植体等。激光合金化高温自润滑耐磨涂层可以提高钛合金的耐磨性能，提高植入物的寿命和可靠性。
山东大学技术转移中心成立于 2014 年 6 月，是挂靠我校科学技术研究院专业从事科技成果转移转化、促进产学研合作的内设管理服务机构，设置“科技合作部”、“成果转化部”和“合同管理部”。“科技合作部”负责各类横向科研合作、产学研合作平台和项目的策划、组织和管理；产学研对接与校地、校企科技合作的组织和实施；学校各地技术转移机构的建设；学校对外科技挂职人员的推荐和管理。“成果转化部”负责制定完善成果转化政策，各类科技成果转化项目的策划和组织实施，专利等知识产权的产业化组织和实施，成果的收集、发布和管理等。“合同管理部”负责制定完善科技开发与产学研合作政策；横向科技合同和成果转化合同的审核、项目过程管理；技术转移转化合同签订咨询服务等。
钛合金表面激光合金化高温自润滑耐磨涂层技术具有以下几个方面的效益：提高钛合金表面的耐磨性能：激光合金化处理可以在钛合金表面形成一层具有高硬度、高耐磨性能的合金层，从而提高钛合金零件的使用寿命和可靠性。改善钛合金的摩擦性能：激光合金化处理可以降低钛合金表面的摩擦系数，减少磨损，提高零件在不易采用润滑介质的环境下的使用性能。延长零件使用寿命：通过激光合金化处理，可以提高钛合金零件的耐磨性和抗疲劳性能，降低磨损速度，从而延长零件的使用寿命，降低维修成本。提高钛合金的抗腐蚀性能：激光合金化处理可以改善钛合金表面的耐腐蚀性能，提高零件在腐蚀环境下的使用寿命。
科技成果所有人与合作方订立合作转化协议，发挥各自的优势，共同转化科技成果，并就收益共享、风险共担的办法达到共识。技术转让：企业可以通过购买专利权的方式，将实用新型专利技术引入自己的生产过程中。技术转让通常涉及到专利权的所有权和使用权的转移，以及技术资料、工艺参数等技术的具体传授。
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