[发明专利]一种带有梯度层的双材质粉锻齿轮及其制备方法

权利要求书

1.一种低成本、高性能的双材质粉锻齿轮，其特征在于：齿轮结构包括齿轮芯部、齿轮齿部以及中间梯度层，所述齿轮齿部采用强度高和耐磨性较好的Fe-C-Cu-Mn-Mo-Ni-Cr合金，齿轮芯部采用成本较低的Fe-C-Cu合金；

所述双材质粉锻齿轮的芯部材料各组分的质量百分比为：铜1.00-2.00%、石墨0.5-0.64%、润滑剂0.45-0.6%，余量为铁；

所述双材质粉锻齿轮的齿部材料各组分的质量百分比为：铜1.00-2.00%、石墨0.5-0.64%、润滑剂0.45-0.6%、Ni 1.5%-2.5%、Mo 0.5-1%、Mn 0.6-1%、Cr 2-5%，余量为铁；

所述双材质粉锻齿轮的芯部和齿部材料中铁粉的粒度为100目－200目，氧含量控制在0.1wt.%以下；

双材质粉锻齿轮芯部和齿轮齿部之间采用梯度层设计，所述梯度层包括两层，梯度层的成分由齿轮芯部成分和齿部成分以特定比例混合而成；

其中，连接齿轮齿部一层材料的成分为质量分数为75%的齿部材料粉末和25%的芯部材料粉末混合而成，连接齿轮芯部材料一层的成分为质量分数为25%的齿部材料和75%的芯部材料；所述双材质粉锻齿轮的梯度层厚度为2-4mm；其表面硬度为55-62HRc，拉伸测试的试样以中间梯度层为中心，最终样品在芯部材料一侧断裂，拉伸强度为840-870MPa。

2.一种如权利要求1所述的低成本、高性能的双材质粉锻齿轮的制备方法，其特征在于：其按照如下步骤制备而成，

步骤1. 配料：

分别按齿轮的芯部和齿部材料成分比例称取各原料粉并分别混合均匀，获得芯部材料和齿部材料备用；

分别按连接齿轮齿部材料一层的成分，即质量分数为75%的齿部材料和25%的芯部材料；连接齿轮芯部材料一层的成分，即质量分数为25%的齿部材料和75%的芯部材料，分别配料，将配制好的两层梯度层粉分别加入送料机的两个送料管中，备用；

步骤2. 梯度层的制备：

将厚度小于0.1mm的隔料环焊接到送粉靴上，通过送料靴，将两层梯度层粉填至模腔内隔料环的两侧；对填料后的模腔进行预压，预压压力为250MPa；获得中间梯度层环；

步骤3. 将步骤2获得的中间梯度层环放入齿轮成型模具中，并以中间梯度层环为齿轮齿部材料和齿轮芯部材料的隔料环，将齿轮芯部和齿轮齿部材料的预混粉填充到模腔中；

步骤4. 预压成型及表面致密化

将步骤3得到的装有粉体的中模进行预压成型，压力设定为650MPa进行预压，将得到的预压件进行脱脂，脱脂处理后表面通过喷丸进行致密化；

步骤5.烧结、热锻及后处理

将步骤4得到的预压件在1000℃-1150℃下，真空或还原气氛中烧结40分钟，将烧结后的预压件放入热锻中模腔内锻造，热锻中模腔温度为250-300℃，锻造后抛丸去除表面氧化层并强化表面，即得到所述低成本、高性能双材质粉锻齿轮。