[发明专利]一种用于制造柔轮的高熵合金及柔轮的加工方法

说明书

本申请公开了一种用于制造柔轮的高熵合金及柔轮的加工方法，属于谐波减速器的制造技术领域。所述高熵合金为具有FCC型单相固溶体结构的FeCoCrNiMo_0.2C_0.1高熵合金。所述柔轮的加工方法为：熔炼FeCoCrNiMo_0.2C_0.1高熵合金、制备高熵合金粉末、压制成形、烧结、热锻、高温退火、深冷处理、机加工成形和喷丸强化。本申请制备的柔轮平均晶粒尺寸为3~4μm，抗拉强度超过1200MPa，屈服强度超过900MPa，伸长率超过30%，强塑积超过36000MPa%，具有更高的力学性能和传动性能，从而提高谐波减速器使用寿命。

技术领域

本申请涉及谐波减速器的制造技术领域，特别涉及一种用于制造柔轮的高熵合金及柔轮的加工方法。

背景技术

谐波减速器因具有承载能力高、传动比大、体积小、重量轻、传动平稳且传动精度高等优点，在航天航空、机器人、电子等领域得到广泛应用。谐波减速器主要由刚轮、柔轮和波发生器三个基本构件组成。刚轮是一个刚性较大的内齿轮，柔轮是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮，由弹性较好的材料制作。柔轮筒口端伸入刚轮，其外齿与刚轮的内齿啮合，当波发生器受到动力机构驱动时，柔轮外齿与刚轮内齿进行啮入、啮合、啮出和脱开的往复循环，从而实现柔轮的连续转动。

由此可见，柔轮是谐波减速器的核心部件，也是谐波减速器中最容易因疲劳而报废的部件，从一定意义上柔轮的使用寿命决定了谐波减速器的寿命。因此，柔轮材料及柔轮加工方法的研究一直是谐波减速器领域的热点。目前，国内外制造柔轮的材料大多采用热轧中碳低合金钢，例如40CrNiMoA、40CrA、30CrNiMoA、30CrMnSiA、55Si2Mn等，而使用最多的材料为40CrNiMoA。现有的柔轮加工流程一般主要为热锻、正火、调质、机加工和喷丸强化，晶粒度一般不超过11.5级。选用热轧中碳低合金钢作为原材料的缺点是：组织均匀性差、冶金缺陷多、相组成比较复杂、断裂韧性低和损伤容限差，因此，谐波减速器的寿命一般不大于20000h。在现有的技术基础上，即使通过热处理、表面处理、或者无实质性的工艺改进，谐波减速器使用寿命也很难有所较大突破。所以，当务之急是对柔轮的材料和制造方法进行深入研究，希望能够开发出更加先进的柔轮材料和柔轮加工工艺，才能使谐波减速器的使用寿命更长。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请的目的一是提供一种用于制造柔轮的高熵合金，以达到采用该高熵合金制造的柔轮具有更高的力学性能和传动性能的效果。

本申请的目的二是提供一种柔轮的加工方法，以达到通过本申请方法制造的柔轮可提高谐波减速器使用寿命的效果。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于制造柔轮的高熵合金，所述用于制造柔轮的高熵合金为具有FCC型单相固溶体结构的高熵合金。

通过采用上述技术方案，高熵合金是含有5种或5种以上元素，且每种元素的含量均在5%~35%(摩尔分数)之间的合金。高熵合金虽然成分复杂，但相组成却很简单，通常是单相或者双相结构，在显微组织控制方面既具有很好的稳定性，又具有很高的灵活性。高熵合金具有诸多优异的性能，如高强度、高硬度、高耐磨性、高断裂韧性、优异的低温性能和结构稳定性、良好的耐腐蚀性能和抗氧化性能等。

高熵合金有两种分类方法，一是按照相的种类分为：单相、双相、共晶和多相高熵合金；另一个是按照相的结构分为：FCC型、BCC型、HCP型、非晶型和金属间化合物型。

根据柔轮的工作原理，柔轮工作时筒部受到周期性的交变弹性应力，齿部受到周期性的摩擦挤压力。具有FCC型单相固溶体组织的高熵合金，其相结构稳定性较好、断裂韧性和损伤容限较高、弹塑性较好、具有较高的耐摩擦性能，因此，此类材料更适合作为柔轮材料。