(12)發(fā)明專利申請(qǐng)

(10)申請(qǐng)公布號(hào) CN 109852924 A(43)申請(qǐng)公布日 2019.06.07

(21)申請(qǐng)?zhí)?201910152503.3(22)申請(qǐng)日 2019.02.28

(71)申請(qǐng)人 賈春德

地址 516039 廣東省惠州市仲愷高新區(qū)仲

愷六路潼湖生態(tài)智慧區(qū)創(chuàng)新園（華南中心）(72)發(fā)明人 賈春德　段占強(qiáng)　楊樹桐　李桂財(cái)　(74)專利代理機(jī)構(gòu) 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限

公司 44102

代理人 陳衛(wèi)　譚映華(51)Int.Cl.

C23C 12/02(2006.01)C21D 1/25(2006.01)C21D 6/04(2006.01)C21D 7/06(2006.01)

權(quán)利要求書2頁 說明書10頁 附圖2頁

C21D 1/773(2006.01)C23F 17/00(2006.01)

CN 109852924 A()發(fā)明名稱

一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方、制備方法和具有該表層組織的鋼材(57)摘要

一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，包括組分A，所述的組分A由納米或者納微米尺度的金剛石、碳納米管、石墨烯和富勒烯中的至少一種成分組成。通過納米、納微米碳材料對(duì)鋼鐵或者鋼鐵制品表層進(jìn)行多元熱擴(kuò)散和熱處理，實(shí)現(xiàn)材料的滲入和表層顆粒增強(qiáng)連續(xù)梯度超細(xì)晶組織的重構(gòu)，鋼鐵或鋼鐵制品的表層、深表層為具有超高機(jī)械物理性能的納米碳材料增強(qiáng)的連續(xù)梯度超細(xì)晶粒組織。本發(fā)明以納米、納微米碳材料互為主分散劑和促滲劑，通過機(jī)械、化學(xué)法解團(tuán)聚，將修飾過的納米、納微米碳材料與其他分散劑、促滲劑的混合物敷于鋼鐵或鋼鐵制品的表面在真空或絕氧條件下擴(kuò)散若干小時(shí)實(shí)現(xiàn)組分向鋼鐵基體內(nèi)的高強(qiáng)度多元熱擴(kuò)散。

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1.一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，其特征在于：包括組分A，所述的組分A由納米或者納微米尺度的金剛石、碳納米管、石墨烯和富勒烯中的至少一種成分組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，其特征在于：包括所述的組分A和組分B，所述的組分B由納米或者納微米尺度的SiC、Si-Fe、B4C、B-Fe、Al2O3、Cr、Cr-Fe、VC、V-Fe、Ti-Fe、TiC、WC?、ZrO2、CBN和RE中的至少一種成分組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，其特征在于：還包括組分C，所述的組分C由分散劑、活性劑中至少一種成分組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，其特征在于：所述的組分A所占重量百分比為90~100%，所述的組分B所占重量百分比為0~10%。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，其特征在于：所述的組分A所占重量比為80~95%，所述的組分B所占重量比為2~8%，所述的組分C所占重量比為1~12%。

6.一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：將組分A、組分A+組分B中的任一種配方進(jìn)行混合分散，制備成混合漿料或混合粉體；將混合漿料或混合粉體敷著于工件待滲部位，涂覆后的工件置于真空環(huán)境或絕氧環(huán)境下加熱處理和擴(kuò)散若干小時(shí)，在工件表面形成超細(xì)晶粒的連續(xù)梯度表層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：所述的加熱處理時(shí)間為1-72小時(shí)，加熱溫度為900℃-1400℃，真空度為50Pa-100Pa。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制制備方法，其特征在于：所述的制備成混合漿料的方法為：

所述的任一種配方中加入分散劑、活性劑，選擇性加入乙醇或者基礎(chǔ)油，充分混合和分散后制備得到混合漿料。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：所述的制備成混合粉體的方法為：

所述的任一種配方中加入固態(tài)分散劑、活性劑和乙醇，充分混合和分散，冷凍干燥去乙醇制備得到混合粉體。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：所述的加熱處理在真空熱處理爐內(nèi)進(jìn)行加熱，組分材料擴(kuò)散到工件內(nèi)后，調(diào)整到淬火溫度進(jìn)行淬火、回火。

11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：涂覆后的工件在加熱處理前，還要將涂覆工件掩埋于組分A內(nèi)，加熱后還需要進(jìn)行冷卻到200℃以下去除表面粉體，再進(jìn)行淬火、回火。

12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：涂覆后的工件在加熱處理前，還要將涂覆工件置于裝有擴(kuò)散介質(zhì)的密封容器內(nèi)，將密封容器置于流化床內(nèi)，對(duì)密封容器進(jìn)行加熱，再冷卻去除工件表面粉體，再進(jìn)行淬火、回火。

13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方

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法，其特征在于：涂覆后的工件在加熱處理前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行淬火。

14.根據(jù)權(quán)利要求10~13任一所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：所述的淬火為高頻淬火、中頻淬火、高能束淬火和火焰淬火中的一種。

15.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：所述的加熱處理為TMCP控溫、TMCP控變形處理、低溫回火同時(shí)工件震動(dòng)或者噴丸，以及深冷處理中的一種。

16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：配方的混合分散要通過球磨、砂磨的機(jī)械分散和/或通過超聲波的物理分散處理。

17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，其特征在于：所述的工件為鋼鐵或者鋼鐵制品。

18.一種具有納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的鋼材，其特征在于：鋼材包括基體和其表層的擴(kuò)散層，擴(kuò)散層采用權(quán)利要求1~5中的任一配方，混合分散涂覆在鋼材的表層進(jìn)行加熱處理形成擴(kuò)散層，所述的擴(kuò)散層為納米、納微米碳材料連續(xù)梯度超細(xì)晶組織或者多元納米顆粒的連續(xù)梯度超細(xì)晶組織。

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一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方、制備

方法和具有該表層組織的鋼材

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方、制備方法和具有該表層組織的鋼材。

背景技術(shù)[0002]鋼鐵材料歷來都是戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料，能使鋼鐵材料性能大幅度、較大幅度提升的任何技術(shù)發(fā)明都將推動(dòng)世界200多種鋼鐵材料性能的提高和各類機(jī)械裝備性能的提升以及機(jī)械行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步。[0003]鋼鐵型材和鋼鐵機(jī)械零件的表面和表層的性能在實(shí)際工程應(yīng)用中具有特殊意義，例如齒輪、軸承、彈簧、機(jī)械密封、機(jī)械基礎(chǔ)件、耐磨板、耐磨管的性能主要體現(xiàn)在其表層的機(jī)械物理性能，因此研發(fā)新的鋼鐵型材和鋼鐵機(jī)械零件表層、表面改性技術(shù)一直是各國(guó)材料專家孜孜不倦的努力方向。

[0004]從科學(xué)原理到工業(yè)實(shí)踐證實(shí)：細(xì)晶、超細(xì)晶是同時(shí)大幅度提升鋼鐵材料強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性的核心技術(shù)途徑，因此，研發(fā)新的鋼鐵材料和鋼鐵機(jī)械零件表層、深表層超細(xì)晶化技術(shù)是發(fā)明技術(shù)方向的正確定位。現(xiàn)有技術(shù)如下幾種:

⑴以超細(xì)晶為技術(shù)核心的超級(jí)鋼技術(shù)

①由于細(xì)晶強(qiáng)化是公認(rèn)的唯一在大幅度提高鋼鐵材料強(qiáng)度的同時(shí)也能提高韌性的技術(shù)手段，故細(xì)晶強(qiáng)化便成為世界超級(jí)鋼計(jì)劃的核心技術(shù)，成了衡量超級(jí)鋼性能和一個(gè)國(guó)家高性能超級(jí)鋼的研發(fā)生產(chǎn)水平的重要技術(shù)指標(biāo)。1977年始于日本，后美國(guó)、歐洲、韓國(guó)和中國(guó)（973計(jì)劃）都先后參與了的“超級(jí)鋼計(jì)劃”主要圍繞鋼的超細(xì)晶化展開。[0005]為達(dá)鋼鐵材料強(qiáng)度、壽命均提高一倍以上的目標(biāo)，按超細(xì)晶粒鋼發(fā)展進(jìn)程和達(dá)到的晶粒尺寸，超級(jí)鋼的發(fā)展可分為兩個(gè)主要階段：一是以控軋控冷為技術(shù)途徑的TMCP（Thermal-Mechanical?Control?Process）鋼階段,晶粒尺寸達(dá)幾微米（如5微米），實(shí)際生產(chǎn)中晶粒尺寸在10-50微米之間，而傳統(tǒng)所謂細(xì)晶粒鋼的晶粒尺寸為小于100微米。第二階段是以鋼材具有高潔凈度、超細(xì)晶粒、高均勻度的特征,強(qiáng)度比常用鋼材提高一倍,鋼材使用壽命增加一倍，晶粒尺寸在0.1～10微米之間的高性能鋼。在鋼的化學(xué)成分-工藝-組織-性能的關(guān)系中,更突出了組織的主導(dǎo)地位,即其超細(xì)晶粒微觀組織所表現(xiàn)所決定的優(yōu)異的綜合性能。

[0006]②過往實(shí)現(xiàn)超細(xì)晶粒的主要技術(shù)手段

成分設(shè)計(jì)：低碳、微合金化。普通低碳在C-Mn鋼中加強(qiáng)碳化物形成元素（Nb、V、Ti、N等）；提高冶煉技術(shù)，爐外冶煉、控制夾雜、提高潔凈度即減少S、P、N、O和H等元素的含量；控軋控冷：大變形，控軋、控冷、TMCP、復(fù)合TMCP法等。[0007]③強(qiáng)化機(jī)制：細(xì)晶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、變形強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、析出相強(qiáng)化。[0008]世界主要鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)、強(qiáng)國(guó)在研發(fā)高性能超級(jí)鋼的過程中，技術(shù)途徑有別，但要攻克的目標(biāo)----細(xì)晶、超細(xì)晶化卻高度一致。因?yàn)?，?xì)晶強(qiáng)化效果遠(yuǎn)高于其他強(qiáng)化機(jī)制，且

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是唯一同時(shí)提高強(qiáng)度和韌性的技術(shù)途徑。本發(fā)明同樣瞄準(zhǔn)超細(xì)晶化構(gòu)建發(fā)明的技術(shù)途徑，攻克目標(biāo)正確。[0009]“超級(jí)鋼”制備生產(chǎn)技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料表層改性，不是表層改性意義上的梯度材料，且表層并不具有超高機(jī)械、物理性能。[0010]“超級(jí)鋼”生產(chǎn)成本較高、型材軋制種類、形狀受限。[0011]“超級(jí)鋼”技術(shù)適合高性能板材制造，而本發(fā)明適于大部分鋼鐵型材和鋼鐵機(jī)械零件的表層性能的大幅度提高。[0012]⑵金屬?gòu)?fù)合材料技術(shù)

①有色金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)以金屬為基體并以纖維、晶須、顆粒為增強(qiáng)體的金屬?gòu)?fù)合材料，特別是色金屬基復(fù)合材料憑借其結(jié)構(gòu)輕量化和優(yōu)異的耐磨性、熱學(xué)和電學(xué)性能在過去的20多年里，發(fā)展較快，并在交通運(yùn)輸、電子/熱控、航天航空、機(jī)械制造、工具制造領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用。[0013]主要制造工藝技術(shù)有：①固態(tài)法：粉末冶金、熱壓、熱等靜壓、變形壓力加工、爆炸焊接；②液態(tài)法：液態(tài)金屬浸漬、攪拌鑄造、共噴沉積；③原位自生成；④表面復(fù)合：氣相沉積、噴涂、復(fù)合鍍、高能束復(fù)合熔覆。[0014]②鋼鐵基復(fù)合材料制備技術(shù)

由于技術(shù)難度大，鋼鐵基復(fù)合材料發(fā)展緩慢，尤其是納米復(fù)合組織結(jié)構(gòu)的鋼鐵基復(fù)合材料。目前采用的顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料制備工藝技術(shù)包括：①固態(tài)法的粉末冶金；②液態(tài)工藝的原位復(fù)合、鑄滲（負(fù)壓、無壓、氣壓）、離心鑄造；半固態(tài)的攪拌鑄造和流變鑄造。[0015]除粉末冶金、攪拌鑄造和原位生產(chǎn)技術(shù)外，其他金屬?gòu)?fù)合材料大都是在金屬基體表層實(shí)現(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)化。其中，用離心鑄造法制備的高猛鋼基，耐熱鋼基的WC或Al2O3顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料制備技術(shù)相對(duì)成熟些，也有少量應(yīng)用。[0016]強(qiáng)化機(jī)理：超硬顆粒增強(qiáng)。[0017]技術(shù)分析與評(píng)價(jià)：這些材料幾乎都不是納米復(fù)合材料、不是梯度材料，不追求超細(xì)晶粒組織的作用和突出增強(qiáng)相納米特性的作用。極少用或不能用納米顆粒增強(qiáng)相，納米、納微米組織結(jié)構(gòu)更少見。

[0018]成熟的鋼鐵基復(fù)合材料只有霧化制粉經(jīng)燒結(jié)而成的粉末冶金高速鋼（碳化物晶粒2-3微米）以及鋼結(jié)硬質(zhì)合金。兩種材料性能優(yōu)異、價(jià)格昂貴（70-130萬/噸），工藝復(fù)雜，性價(jià)比低、應(yīng)用受限，工藝技術(shù)與本發(fā)明完全不同。本發(fā)明產(chǎn)品的部分技術(shù)指標(biāo)超出上述產(chǎn)品，性價(jià)比，應(yīng)用范圍更是無法同本發(fā)明產(chǎn)品相提并論。[0019]⑶表層組織重構(gòu)的改性強(qiáng)化技術(shù)

①鋼鐵機(jī)械零件表層滲碳、滲氮、滲金屬這類技術(shù)包括：滲碳、滲氮、滲硼、滲鈦、滲釩等。[0020]制備工藝技術(shù)：元素?zé)釘U(kuò)散。[0021]強(qiáng)化機(jī)制：固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化。[0022]技術(shù)分析與評(píng)價(jià)：擴(kuò)散物質(zhì)必須是原子或離子尺度態(tài)，不是原子、離子態(tài)的物質(zhì)必須分解成為原子或離子，擴(kuò)散才能發(fā)生。這與本發(fā)明的擴(kuò)散物質(zhì)為納米、納微米晶體材料完全不同。

[0023]優(yōu)點(diǎn)：傳統(tǒng)技術(shù)較成熟、對(duì)表層性能有較大提升，是較常用的表層改性技術(shù)，不足

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是擴(kuò)散層通常較淺，綜合力學(xué)性能不如本專利。[0024]②碳納米管增強(qiáng)鋁基或鎂基、銅基復(fù)合材料

工藝技術(shù)：粉末冶金、攪拌鑄造、浸滲。[0025]強(qiáng)化機(jī)理：彌散強(qiáng)化、橋連強(qiáng)化

技術(shù)分析與評(píng)價(jià)：開辟了碳納米管作為有色金屬?gòu)?fù)合材料增強(qiáng)相的先例，提高了基體材料導(dǎo)熱性能、強(qiáng)度、硬度和耐磨性?；w必須先制成鎂、鋁、銅的粉體，粉末冶金法產(chǎn)品價(jià)格高。未見碳納米管增強(qiáng)、基體為鋼鐵材料的報(bào)道。[0026]③金剛石/銅基復(fù)合材料

熱壓燒結(jié)。[0027]機(jī)理：利用金剛石高導(dǎo)熱、金剛石顆粒微切削

技術(shù)分析與評(píng)價(jià)：金剛石顆粒首次用于銅基復(fù)合材料的制備，充分發(fā)揮了增強(qiáng)相高導(dǎo)熱以及線漲系數(shù)與基體較為接近的特性。已用為高導(dǎo)熱熱沉材料，未見熱壓燒結(jié)納米金剛石顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料的報(bào)道。[0028]④金屬材料表面納米化

通過(a)表面涂層或沉積、(b)表面自身納米化、?(c)混合方式三種工藝實(shí)現(xiàn)低碳鋼和有色金屬表層納米化。（a）工藝包括ＣＶＤ電鍍和電解沉積等，表層納米化后晶粒不在長(zhǎng)大；（b）工藝指的是指通過表面強(qiáng)烈塑性而逐漸細(xì)化成納米晶，如低碳鋼的機(jī)械加工和噴丸、拋光等；（c）工藝是指將表面納米化與化學(xué)處理相結(jié)合的表面納米化技術(shù)，所得組織呈梯度。

[0029]技術(shù)分析與評(píng)價(jià)：對(duì)金屬材料進(jìn)行表面納米化處理能夠在其表面制備出晶粒為納米級(jí)別的納米晶層,從而達(dá)到通過改性而提高材料某些性能的目的，其中，（a）屬于增材制造；（b）(c)為材料表面塑性變形。兩者均不是通過納米碳材料的熱擴(kuò)散，獲得的納米化表層極淺，難以勝任高強(qiáng)度磨損和沖擊，實(shí)用性差。[0030]⑤鋼鐵基體表層滲納米金剛石改性

近年來出現(xiàn)的表層改性非傳統(tǒng)技術(shù)。[0031]制備方法：納米金剛石納米顆粒熱擴(kuò)散

強(qiáng)化機(jī)制：第二相強(qiáng)化技術(shù)分析與評(píng)價(jià)：首次將納米金剛石作為鋼鐵基復(fù)合材料的增強(qiáng)相，首次用熱擴(kuò)散的工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼鐵基復(fù)合材料的備制，這是唯一最接近本申請(qǐng)的現(xiàn)有技術(shù)，其不足和問題在于：

①?zèng)]有從創(chuàng)建顆粒增強(qiáng)超細(xì)晶粒微觀組織這個(gè)實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料高性能化的核心技術(shù)入手發(fā)明鋼鐵材料表層改性工藝；

②單一納米金剛石熱擴(kuò)散，不是納米、納微米的包括碳納米管、石墨烯、富勒烯、金剛石的多元熱擴(kuò)散；

③沒有將納米、納微米金剛石作為其他納米碳材料熱擴(kuò)散的固體分散劑和促滲劑；沒有將非納米碳材料作為納米納微米碳材料熱擴(kuò)散的分散劑；

④漿料法因基體通常對(duì)接納擴(kuò)散物質(zhì)有選擇性，擴(kuò)散一段時(shí)間后將出現(xiàn)漿料層可供優(yōu)先選擇擴(kuò)散物質(zhì)在漿料中所占比例下降，從而造成擴(kuò)散速度減緩和擴(kuò)散層深不足；

⑤忽略了對(duì)納米、納微米碳材料多元顆粒增強(qiáng)鋼鐵基復(fù)合材料作為梯度納米復(fù)合材料

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產(chǎn)品的保護(hù)；

⑥分散技術(shù)不滿足納米、納微米材料多元共滲；⑦所述熱處理不足以滿足、或不能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散層的納米晶和納、微米晶的超細(xì)晶、超超細(xì)晶組織重構(gòu)。

[0032]對(duì)與本申請(qǐng)專利密切相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)：

⑴細(xì)晶強(qiáng)化是前述大部分技術(shù)的共同技術(shù)路線，理論、實(shí)踐證明有效。[0033]⑵鑒于材料表面、表層在工程中的特殊作用，僅通過材料表面、表層實(shí)現(xiàn)細(xì)晶化、納米晶化改性對(duì)提高材料性能具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

[0034]⑶除背景技術(shù)⑶表層組織重構(gòu)的改性強(qiáng)化技術(shù)中的④金屬材料表面納米化真正得到了表層納米晶外，其他各項(xiàng)技術(shù)均未獲得納米晶組織。

[0035]⑷所提及的現(xiàn)有技術(shù)都不同程度不同方面提高了材料的性能，但距離大幅度提升綜合性能仍有相當(dāng)距離。例如同時(shí)達(dá)到HRC50-76

（HV500-1100）、σb?1500-2500MPa、耐磨性相當(dāng)于粉末高速鋼、摩擦系數(shù)＜0.1（對(duì)鋼干摩擦）、塑性韌性較高且性價(jià)比高等指標(biāo)。[0036]⑸擴(kuò)散層均不是納米、納微米碳材料多元共滲的顆粒增強(qiáng)連續(xù)梯度超細(xì)晶納米復(fù)合組織結(jié)構(gòu)的材料。

[0037]⑹所述技術(shù)均不能覆蓋百種鋼鐵型材和千百種鋼鐵機(jī)械零件。

發(fā)明內(nèi)容

[0038]為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方、制備方法和具有該表層組織的鋼鐵。[0039]一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，包括組分A，所述的組分A由納米或者納微米尺度的金剛石、碳納米管、石墨烯和富勒烯中的至少一種成分組成。[0040]優(yōu)選的，包括所述的組分A和組分B，所述的組分B由納米或者納微米尺度的SiC、Si-Fe、B4C、B-Fe、Al2O3、Cr、Cr-Fe、VC、V-Fe、Ti-Fe、TiC、WC?、ZrO2、CBN和RE中的至少一種成分組成。

[0041]優(yōu)選的，還包括組分C，所述的組分C由分散劑、活性劑中至少一種成分組成。[0042]優(yōu)選的，所述的組分A所占重量百分比為90~100%，所述的組分B所占重量百分比為0~10%。

[0043]優(yōu)選的，所述的組分A所占重量比為80~95%，所述的組分B所占重量比為2~8%，所述的組分C所占重量比為1~12%。[0044]一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，包括以下步驟：

將組分A、組分A+組分B中的任一種配方進(jìn)行混合分散，制備成混合漿料或混合粉體；將混合漿料或混合粉體敷著于工件待滲部位，涂覆后的工件置于真空環(huán)境或絕氧環(huán)境下加熱處理和擴(kuò)散若干小時(shí)，在工件表面形成超細(xì)晶粒的連續(xù)梯度表層。[0045]優(yōu)選的，所述的加熱處理時(shí)間為1-72小時(shí)，加熱溫度為900℃-1400℃，真空度為50Pa-100Pa。[0046]優(yōu)選的，所述的制備成混合漿料的方法為：

所述的任一種配方中加入分散劑、活性劑，選擇性加入乙醇或者基礎(chǔ)油，充分混合和分

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散后制備得到混合漿料。[0047]優(yōu)選的，所述的制備成混合粉體的方法為：

所述的任一種配方中加入固態(tài)分散劑、活性劑和乙醇，充分混合和分散，冷凍干燥去乙醇制備得到混合粉體。[0048]優(yōu)選的，所述的加熱處理在真空熱處理爐內(nèi)進(jìn)行加熱，組分材料擴(kuò)散到工件內(nèi)后，調(diào)整到淬火溫度進(jìn)行淬火、回火；

優(yōu)選的，涂覆后的工件在加熱處理前，還要將涂覆工件掩埋于組分A內(nèi)，加熱后還需要進(jìn)行冷卻到200℃以下去除表面粉體，再進(jìn)行淬火、回火。[0049]優(yōu)選的，涂覆后的工件在加熱處理前，還要將涂覆工件置于裝有擴(kuò)散介質(zhì)的密封容器內(nèi)，將密封容器置于流化床內(nèi)，對(duì)密封容器進(jìn)行加熱，再冷卻去除工件表面粉體，再進(jìn)行淬火、回火。[0050]優(yōu)選的，涂覆后的工件在加熱處理前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行淬火。[0051]優(yōu)選的，所述的淬火為高頻淬火、中頻淬火、高能束淬火和火焰淬火中的一種。[0052]優(yōu)選的，所述的加熱處理為TMCP控溫、TMCP控變形處理、低溫回火同時(shí)工件震動(dòng)或者噴丸，以及深冷處理中的一種。[0053]優(yōu)選的，配方的混合分散要通過球磨、砂磨的機(jī)械分散和/或通過超聲波的物理分散處理。

[00]優(yōu)選的，所述的工件為鋼鐵或者鋼鐵制品。[0055]一種具有納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的鋼材，鋼材包括基體和其表層的擴(kuò)散層，擴(kuò)散層采用權(quán)利要求1~5中的任一配方，混合分散涂覆在鋼材的表層進(jìn)行加熱處理形成擴(kuò)散層，所述的擴(kuò)散層為納米、納微米碳材料連續(xù)梯度超細(xì)晶組織或者多元納米顆粒的連續(xù)梯度超細(xì)晶組織。[0056]本發(fā)明提供一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方、制備方法和具有該表層組織的鋼材，通過納米、納微米碳材料對(duì)鋼鐵或者鋼鐵制品表層進(jìn)行多元熱擴(kuò)散和熱處理，實(shí)現(xiàn)材料的滲入和表層顆粒增強(qiáng)連續(xù)梯度超細(xì)晶組織的重構(gòu)；鋼鐵型材或鋼鐵機(jī)械零件表層、深表層為具有超高機(jī)械物理性能的納米碳材料增強(qiáng)的連續(xù)梯度超細(xì)晶粒組織，提高了鋼鐵及其制品的耐磨性、抗沖擊性和抗疲勞性，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命；本發(fā)明通過以納米、納微米碳材料A組分互為主分散劑和促滲劑、以其他納米氧化物、碳化物等納米材料B組分作為輔助分散劑，通過機(jī)械、化學(xué)法解團(tuán)聚，將修飾過的納米、納微米碳材料與其他分散劑、促滲劑C組分的混合物敷于鋼鐵或鋼鐵制品的表面在真空或絕氧條件下擴(kuò)散若干小時(shí)實(shí)現(xiàn)組分材料向鋼鐵基體內(nèi)的高強(qiáng)度多元熱擴(kuò)散。附圖說明

[0057]圖1為本發(fā)明的超細(xì)晶粒表層組織的微觀圖一；

圖2為本發(fā)明的超細(xì)晶粒表層組織的微觀圖二；圖3為本發(fā)明的超細(xì)晶粒表層組織的微觀圖三；

圖4為本發(fā)明的超細(xì)晶粒表層組織的拉曼測(cè)定結(jié)果圖。

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具體實(shí)施方式

[0058]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。[0059]（1）一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方

實(shí)施例1：一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，包括組分A，組分A由納米或者納微米尺度的金剛石、碳納米管、石墨烯和富勒烯中的至少一種成分組成。在其中一個(gè)實(shí)施例中，組分A由金剛石和碳納米管組成，金剛石所占質(zhì)量比例為20-50%，碳納米管占質(zhì)量比例為50-80%；在其中一個(gè)實(shí)施例中，組分A由金剛石和石墨烯組成，金剛石占質(zhì)量比例為20-50%、石墨烯占質(zhì)量比例為50-80%；在其中一個(gè)實(shí)施例中，金剛石占質(zhì)量比例為80-99%，碳納米管、石墨烯和富勒烯合占1%-20%；

實(shí)施例2：一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，包括組分A和組分B，組分A由納米或者納微米尺度的金剛石、碳納米管、石墨烯和富勒烯中的至少一種成分組成，組分B由納米或者納微米尺度的SiC、Si-Fe、B4C、B-Fe、Al2O3、Cr、Cr-Fe、VC、V-Fe、Ti-Fe、TiC、WC?、ZrO2、CBN和RE中的至少一種成分組成，組分A所占重量比為90~100%，所述的組分B所占重量比為0~10%。在其中一個(gè)實(shí)施例中，配方包括A組分的金剛石和B組分的SiC，金剛石所占重量比為90-95%、SiC所占重量比為占5-10%。[0060]實(shí)施例3：一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的配方，包括組分A、組分B和組分C，組分A由納米或者納微米尺度的金剛石、碳納米管、石墨烯和富勒烯中的至少一種成分組成，組分B由納米或者納微米尺度的SiC、Si-Fe、B4C、B-Fe、Al2O3、Cr、Cr-Fe、VC、V-Fe、Ti-Fe、TiC、WC?、ZrO2、CBN和RE中的至少一種成分組成，組分C由分散劑、活性劑中至少一種成分組成。其中組分A所占重量比為80~95%，組分B所占重量比為2~8%，組分C所占重量比為1~12%。[0061]（2）一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法

實(shí)施例1：一種納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的制備方法，包括以下步驟：S1:將組分A、組分A+組分B中的任一種配方進(jìn)行混合分散，制備成混合漿料或混合粉體；其中主要增強(qiáng)相，即組分A，組分A由納米或者納微米尺度的金剛石、碳納米管、石墨烯和富勒烯中的至少一種成分組成；其中次要增強(qiáng)相，即組分B，組分B由納米或者納微米尺度的SiC、Si-Fe、B4C、B-Fe、Al2O3、Cr、Cr-Fe、VC、V-Fe、Ti-Fe、TiC、WC?、ZrO2、CBN和RE中的至少一種成分組成。[0062]制備成混合漿料的方法為：任一種配方中加入分散劑、活性劑，選擇性加入乙醇或者基礎(chǔ)油，充分混合和分散后制備得到混合漿料；制備成混合粉體的方法為：任一種配方中加入固態(tài)分散劑、活性劑和乙醇，充分混合和分散，冷凍干燥去乙醇制備得到混合粉體。[0063]混合分散通過以下方式：通過球磨、砂磨的機(jī)械分散或者通過超聲波的物理分散處理；A組分材料間的互為分散、互為助滲的混合粉體的物理分散；加入其它納米粉體的輔助物理分散；加入活性劑、分散劑改性分散的化學(xué)分散；參與熱擴(kuò)散各納米粉體的單獨(dú)改性分散。

[00]S2:將混合漿料或混合粉體敷著于工件待滲部位，涂覆后的工件置于真空環(huán)境或絕氧環(huán)境下加熱處理和擴(kuò)散若干小時(shí)，在工件表面形成超細(xì)晶粒的連續(xù)梯度表層，其中，加熱處理為1-72小時(shí)，加熱溫度為900℃-1400℃，真空度為50Pa-100Pa，選用工業(yè)純氬氣、氮?dú)?，工件為鋼鐵或者鋼鐵制品。

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擴(kuò)散時(shí)間由擴(kuò)散深度，擴(kuò)散介質(zhì)性質(zhì)、擴(kuò)散溫度、鋼鐵材料成分等因素決定，擴(kuò)散

時(shí)間范圍1-72小時(shí)（擴(kuò)散深度為0.5-15mm），常用1-8小時(shí)(擴(kuò)散深度1-8mm)。[0066]加熱處理在真空熱處理爐內(nèi)進(jìn)行加熱，組分材料擴(kuò)散到工件內(nèi)后，調(diào)整到淬火溫度進(jìn)行淬火、回火；加熱處理可以為TMCP控溫、TMCP控變形處理、低溫回火同時(shí)工件震動(dòng)或者噴丸，以及深冷處理中的一種。[0067]實(shí)施例2：本實(shí)施例2基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于：涂覆后的工件在加熱處理前，還要將涂覆工件掩埋于組分A內(nèi)，加熱后還需要進(jìn)行冷卻到200℃以下去除表面粉體，再進(jìn)行淬火、回火，淬火為高頻淬火、中頻淬火、高能束淬火和火焰淬火中的一種。[0068]實(shí)施例3：本實(shí)施例3基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于：涂覆后的工件在加熱處理前，還要將涂覆工件置于裝有擴(kuò)散介質(zhì)的密封容器內(nèi)，在流化床內(nèi)進(jìn)行加熱，后冷卻去除工件表面粉體，再進(jìn)行淬火、回火，淬火為高頻淬火、中頻淬火、高能束淬火和火焰淬火中的一種。

[0069]實(shí)施例4：本實(shí)施例4基本與實(shí)施例1相同，不同之處在于：涂覆后的工件在加熱處理前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行淬火、回火，淬火為高頻淬火、中頻淬火、高能束淬火和火焰淬火中的一種。[0070]實(shí)施例5：本實(shí)施例選擇用于建筑機(jī)械裝備中的典型裝備水泥輸送車水泥泵的最關(guān)鍵耐磨件眼鏡板，由于泵壓高、眼鏡板又在泥漿中與其高壓強(qiáng)接觸的切割環(huán)構(gòu)成摩擦，兩者均經(jīng)受交變應(yīng)力和滑動(dòng)摩擦，磨損極其嚴(yán)酷，通常用在碳鋼基體上硬質(zhì)合金鑲并經(jīng)燒結(jié)、磨削制成，新技術(shù)新工藝簡(jiǎn)述如下：

①用普通10mm后的40Cr鋼板加工成的眼鏡板的形狀作為滲納米碳材料的基體板材；②在其雙面涂覆改性后的待擴(kuò)散的漿料，本實(shí)施例選納米金剛石和碳納米管、石墨烯為主滲料，另選SiO2為輔料；③將涂覆漿料的工件置于可密封的容器內(nèi)，工件用碳納米管粉體掩埋（吸盡容器內(nèi)氧氣）；④將容器置于低真空氣氛擴(kuò)散爐內(nèi)加溫?cái)U(kuò)散，在溫度950℃下擴(kuò)散8小時(shí),擴(kuò)散后工件淬火、低溫回火,將此件與Q235材料基體件焊劑，磨削后即告制成。[0071]效果：經(jīng)截面硬度和拉曼光譜測(cè)定，10mm厚的40Cr鋼板已經(jīng)滲透，表面硬度HRC66-67，焊接性、機(jī)加性良好。由于韌性高于硬質(zhì)合金，故耐用度穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金。性價(jià)比高：硬質(zhì)合金制造的5000元，用納米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒復(fù)合板的1000元。[0072]（3）一種具有納米、納微米碳材料增強(qiáng)超細(xì)晶粒表層組織的鋼材

采用A組分、A組分+B組分、A+B+C組分、A+C組分中任一配方，混合分散涂覆在鋼材的表層進(jìn)行加熱處理，鋼材包括基體和表層的擴(kuò)散層，參考附圖1、2和3，圖1和圖2分別采用TEM和FESM顯微鏡看到的擴(kuò)散層的微觀圖，圖2中白色顆粒為納米、納微米金剛石，已經(jīng)由ED和拉曼光譜測(cè)試結(jié)果所證實(shí)，鋼材的擴(kuò)散層形成納米、納微米碳材料連續(xù)梯度無界面超細(xì)晶組織或者多元納米顆粒的連續(xù)梯度超細(xì)晶組織。[0073]以納米、納微米碳材料向鋼鐵內(nèi)熱擴(kuò)散的多元共滲，結(jié)合熱處理實(shí)現(xiàn)鋼鐵型材和鋼鐵機(jī)械零件表層、深表層多元納米顆粒增強(qiáng)連續(xù)梯度超細(xì)晶組織重構(gòu)，表層為改性梯度材料，表層具有超高機(jī)械物理性能的納米、納微米碳材料增強(qiáng)的超細(xì)晶組織，其晶粒尺寸范圍：納米晶、納米次晶≤100nm，納微米晶≤300nm，亞微米晶＜500納米，擴(kuò)散層內(nèi)、擴(kuò)散層與基體間無界面連續(xù)梯度。

[0074]配方通過熱擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)各組元滲入鋼鐵或鋼鐵制品，擴(kuò)散層深度范圍：1-15mm；擴(kuò)散

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層具有超高的機(jī)械、物理性能：HRC50-76（HV500-1100）、σb?1500-2500MPa、耐磨性相當(dāng)于粉末高速鋼、摩擦系數(shù)＜0.1（對(duì)鋼干摩擦）、塑性韌性高于或不低于基體材料；性價(jià)比高，適于工業(yè)化生產(chǎn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外鋼鐵產(chǎn)品的空白。[0075]本發(fā)明的鋼鐵材料，包括各類各型號(hào)鋼材，各類各型號(hào)鑄鐵材料、機(jī)械零件，鋼鐵型材例如鋼鐵板、管、棒、線材等，鋼鐵機(jī)械零件包括由鋼鐵材料制造的各類各種機(jī)械部件、機(jī)械零件，例如齒輪、軸承、耐磨管、耐磨板等等。[0076]本發(fā)明的金剛石可以是用直接法、溶媒法、外延法及其他各種方法生產(chǎn)的人造金剛石，包括Ⅰ型、Ⅱa型不同性能和形狀的納米、納微米金剛石；碳納米管可以是各種方法制備的單壁、多壁不同結(jié)構(gòu)特征的直徑0.6-250納米范圍內(nèi)的碳納米管；石墨烯可以是各種方法制備的單層、雙層、少層、10納米以下多層石墨烯。

[0077]本發(fā)明針對(duì)的是顆粒增強(qiáng)表層超細(xì)晶?；募夹g(shù)路線，與當(dāng)今流行的其他超細(xì)晶粒化技術(shù)路線截然不同；本發(fā)明攻克的超細(xì)晶，尺寸上限為小于500納米，主要目標(biāo)定為100-300納米、甚至小于100納米，與目前世界達(dá)到的0.5微米比，高出一個(gè)量級(jí)。常規(guī)“超級(jí)鋼”的性能，特別是綜合性能遠(yuǎn)低于本發(fā)明制備的納米、納微米碳材料增連續(xù)梯度超細(xì)晶組織的納米復(fù)合材料。

[0078]本發(fā)明內(nèi)容和所針對(duì)的技術(shù)難點(diǎn)如下：

1、鋼鐵型材、鋼鐵機(jī)械零件表層改性：擴(kuò)散層的超細(xì)晶化、超超細(xì)晶化。[0079]發(fā)明以創(chuàng)建納米、納微米碳材料增強(qiáng)的連續(xù)梯度細(xì)晶、超細(xì)晶微觀組織為目標(biāo)的表層改性為核心技術(shù)路線，所建立的超細(xì)晶粒組織的晶粒度范圍：超超細(xì)晶（納米晶）≤100nm,超細(xì)晶（納微米晶）100nm－300nm，細(xì)晶＜500nm,超出國(guó)際上超級(jí)鋼晶粒細(xì)化目標(biāo)的500納米，遠(yuǎn)超過國(guó)際‘超級(jí)鋼’計(jì)劃實(shí)際達(dá)到的晶粒尺寸。

[0080]2.本發(fā)明具有超高綜合機(jī)械物理性能的鋼鐵材料表面擴(kuò)散層。[0081]本發(fā)明的擴(kuò)散層：硬度（不同熱處理）范圍：50-76HRC（HV500-1100）,抗拉強(qiáng)度：1500-2500MPa；超級(jí)耐磨（等同或超過粉末高速鋼、超低摩擦系數(shù)（對(duì)鋼干摩擦系數(shù)＜0.1）、良好的塑性韌性和抗疲勞性能（不低于或超過基體材料），表層呈壓應(yīng)力狀態(tài)、組織及力學(xué)性能由表及里沿納米碳材料擴(kuò)散方向呈連續(xù)梯度，擴(kuò)散層最深達(dá)15mm。[0082]3.發(fā)明了鋼鐵材料表層改性的碳納米、納微米材料多元共滲技術(shù)。[0083]⑴調(diào)整、確定納米、納微米金剛石、碳納米管、石墨烯、富勒烯的投入比例，多元共滲；確保突出滲層個(gè)別功能和綜合性能。[0084]⑵增添了部分納米氧化物、碳化物為輔助分散劑和次要增強(qiáng)相。[0085]⑶作為主要增強(qiáng)相的納米、納微米碳材料粉體分散：某種粉體的單獨(dú)改性、分散；幾種納米碳材料粉體的混合后的粉體間的互為分散改性。[0086]⑷納米、納微米碳材料與非納米粉體混粉混合的互為分散。[0087]⑸以化學(xué)、機(jī)械、機(jī)械化學(xué)和物理方法配合使用實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)相納米碳材料的改性與分散。

[0088]4.擴(kuò)散介質(zhì)流化床連續(xù)送粉技術(shù)

因擴(kuò)散對(duì)擴(kuò)散介質(zhì)有選擇性，長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)擴(kuò)散時(shí)因選擇消耗，擴(kuò)散介質(zhì)間組份比例和同一組份不同粒度比例都將發(fā)生改變，一次性涂覆層會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散介質(zhì)后續(xù)供粉不足和粉態(tài)變化的情況，一般非強(qiáng)滲時(shí)，涂覆漿料一次性供粉足矣。

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針對(duì)此問題的技術(shù)創(chuàng)新是：發(fā)明設(shè)計(jì)專用密封容器，容器具有間歇流化床供粉功

能。密閉容器內(nèi)工件擴(kuò)散表面上的干混粉在流化床內(nèi)每隔10-20分鐘被置換一次，每次通氣時(shí)間1-2分鐘，密閉容器可置于擴(kuò)散爐內(nèi)，即可單獨(dú)用可作為加熱元件的石墨制造。為避免增強(qiáng)相粉體在擴(kuò)散過程中可能發(fā)生的氮化，用氬氣而不用氮?dú)?。[0090]5、滲過納米碳材料工件的變形強(qiáng)化、強(qiáng)冷強(qiáng)化特殊熱處理工藝

滲過納米碳材料的工件需經(jīng)過有針對(duì)性的熱處理，以得到所要求的性能，為進(jìn)一步提升擴(kuò)散層的超細(xì)晶化程度，發(fā)明變形強(qiáng)化熱處理,包括：

⑴基于“超級(jí)鋼”的TMCP工藝原理的多工序高強(qiáng)度變形、冷卻工藝，對(duì)加熱到淬火溫度工件實(shí)施多道快速壓、軋或多模拉拔實(shí)現(xiàn)表層大變形量形變；各變形工序間施加大流量水冷或低溫氣冷，此工藝尤其適合板材，可實(shí)現(xiàn)邊提高滲層超細(xì)晶程度邊矯正薄板材熱處理可能產(chǎn)生的變形問題。

[0091]⑵基于振動(dòng)噴丸技術(shù)的高速小變形強(qiáng)冷技術(shù)

研發(fā)可調(diào)頻率、振幅、功率的電磁振動(dòng)裝置，將滲后工件加熱到淬火溫度（高于基體常規(guī)淬火溫度10-20℃）迅速置于可通低溫氮?dú)獾恼駝?dòng)容器內(nèi)，在振動(dòng)噴丸中變形強(qiáng)化。[0092]⑶低溫?zé)崽幚砉に囉跐B過納米碳材料的工件后續(xù)熱處理。[0093]6、多種納米粉體的單獨(dú)與聯(lián)合分散技術(shù)

⑴混粉漿料的制備納米粉體的改性、分散一直困擾著納米材料的實(shí)際應(yīng)用，本發(fā)明的工藝創(chuàng)新在于：采用多元納米粉體互為分散劑和促滲劑：

①選用粉體的單一粉體分散納米、納微米碳材料各組元納米粉（即組分A的粉體）以及選用的輔助增強(qiáng)相納米粉體（即組分B的粉體），各組元單一粉體體通過真空高速剪切攪拌機(jī)實(shí)現(xiàn)單一納米粉體機(jī)械解團(tuán)聚和分散；

②混粉及其預(yù)分散

按所需按配比選擇納米、納微米碳材料粉體與輔助分散的納米粉體，通過混粉機(jī)混粉和混粉和一次分散；

③砂磨機(jī)二次分散與改性

a.向預(yù)分散過的混合粉體中加入一種或多種使多元粉體表面發(fā)生強(qiáng)烈吸附、相同電荷的分散劑或活性劑。常用的表面活性劑種類主要有:陰離子表面活性劑，如亞甲基二萘磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等;非離子表面活性劑，如吐溫(Tween)、脂肪醇聚氧乙烯醚等;陽離子表面活性劑，如十二烷基二甲基芐基氯化銨等。[0094]b.在加了活性劑的混粉中添加適度的白油調(diào)整粘度，以在所操作環(huán)境溫度下粘度范圍：1000CP-50000CP；

c.砂磨機(jī)物理、機(jī)械化學(xué)分散

將一次分散合加了活性劑的混和漿料裝入納米砂磨機(jī)進(jìn)行二次分散與改性。[0095]d.超聲三次分散

對(duì)二次分散漿料實(shí)施超聲分散的三次分散。超聲裝置功率＞2000瓦，采用間斷式超聲分散工藝。

[0096]⑵混合干粉的制備

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①選用向工藝⑴制備的漿料為混合干粉的基礎(chǔ)粉體；②加入用水（60-70%體積比）稀釋的乙醇，加入量滿足1000-5000CP的粘度要求；③將②中的稀釋漿料置于真空高速剪切分散機(jī)內(nèi)分散；④對(duì)③中漿料實(shí)施冷凍干燥。[0097]7、本發(fā)明的技術(shù)效果、價(jià)值和意義

⑴提出的鋼鐵型材、鋼鐵機(jī)械零件表層、深表層納米、納微米碳材料增強(qiáng)梯度超細(xì)晶粒組織改性技術(shù)為首創(chuàng)新材料新產(chǎn)品新工藝技術(shù)，是填補(bǔ)新材料、新工藝、新產(chǎn)品空白的新技術(shù)。

[0098]⑵納米尺度晶體向鋼鐵內(nèi)高強(qiáng)度的熱擴(kuò)散，突破了傳統(tǒng)金屬物理學(xué)中，向鋼鐵基體內(nèi)的擴(kuò)散物質(zhì)必須是原子、離子態(tài)物質(zhì)的限定，將此類擴(kuò)散物質(zhì)從微觀的原子擴(kuò)展到介觀的納米晶體。此發(fā)明豐富了擴(kuò)散理論和實(shí)踐，為新一代金屬納米復(fù)合材料的制備開辟了新方向；

⑶納米、納微米碳材料增強(qiáng)連續(xù)梯度超細(xì)晶粒組織重構(gòu)層具有優(yōu)異機(jī)械、物理性能以及晶粒細(xì)度為納米、納微米級(jí)超細(xì)晶粒組織，兩方面都達(dá)到世界先進(jìn)水平。[0099]⑷對(duì)解決創(chuàng)立超級(jí)擴(kuò)散層的關(guān)鍵技術(shù)提供了正確技術(shù)途徑，對(duì)一般納米碳材料的分散提供了借鑒。[0100]⑸為金剛石、石墨烯、碳納米管產(chǎn)品開辟了新的應(yīng)用方向，處理1000萬噸鋼鐵型材和鋼鐵機(jī)械零件就會(huì)為納米碳材料產(chǎn)業(yè)增添400億以上的產(chǎn)值。

[0101]⑹發(fā)明可為當(dāng)下200余種鋼鐵型材和千百種機(jī)械零件通過深表層性能的提升提供可行的新技術(shù)，對(duì)提升我國(guó)特性鋼鐵材料的性能和提高高端裝備、機(jī)械基礎(chǔ)件和一般機(jī)械產(chǎn)品的性能有重要價(jià)值。

[0102]⑺產(chǎn)業(yè)化市場(chǎng)前景廣闊，經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會(huì)效益巨大。[0103]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)施的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

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