铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法

摘要

本发明公开了铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法,本发明的铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法，是在厚度小于4mm的工业纯铁或钢或含铁超过40%(Wt%)合金材料表面，设一含铟超过50%(Wt%)且含铁超过10%(Wt%)且含铟和铁共超过70%(Wt%)的复合材料层，在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于100nm、直径不大于100nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于100nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过200nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铟超过50%(Wt%)且含铟和铁共超过70%(Wt%)，凸点微晶与复合材料层成为一体；零件表面复合材料层和基体材料成为一体，形成铟铁凸点微晶材料。

说明书

技术领域

本发明涉及到一种铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法。

背景技术

纳米发电系统根据振动能量收集器的原理可分为四类：电磁、压电、静电、摩擦纳米发电。纳米发电系统一般包括：振动能量收集器、能量收集电路和储能等，振动能量收集器是整个振动能量收集过程的首要环节，能够将感知到的外界振动转换为电能，整个设计的关键部分，特别是前端结构的设计是整个系统的灵魂。

纳米发电压电盘是振动能量收集器的一个重要零件，要求导热性能好、线膨胀系数极低、具有自润滑性能，且能降低振动能量收集器的零件之间振动。在压电纳米材料相接触的压电盘表面，如果同时具有能降低热效应和减少微动疲劳，可极大提升压电纳米材料的工作可靠性。

文献检索和专利检索结果：目前国内还没有关于在纳米发电压电盘表面设含许多个凸点微晶、每个凸点微晶高度不大于100nm、直径不大于100nm的顶部为球状或近似球状的复合材料层和制备方法的相关文献报导。

发明内容

本发明的任务是铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法，本发明的任务是通过如下技术方案来实现的: 本发明的铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法，是在厚度小于4mm的工业纯铁或钢或含铁超过40%( Wt%)合金材料表面，设一含铟超过50%( Wt%)且含铁超过10%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)的复合材料层，在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于100nm、直径不大于100nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于100nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过200nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铟超过50%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)，凸点微晶与复合材料层成为一体；零件表面复合材料层和基体材料成为一体，形成铟铁凸点微晶材料。

所述的铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法,其特征在于：所述的凸点微晶的形状和尺寸可以变化。

所述的铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法，其特征在于：在压电盘零件表面设一含铟超过50%( Wt%)且含铁超过10%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)的复合材料层，在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于100nm、直径不大于100nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于100nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过200nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铟超过50%(Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)，凸点微晶与复合材料层成为一体；零件表面复合材料层和基体材料成为一体；去除各小孔附着的材料层，形成铟铁凸点微晶压电盘。

所述的铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法：采用厚度小于4mm的工业纯铁或钢或含铁超过40%( Wt%)合金材料，通过机械加工方法制成压电盘零件；在压电盘零件表面设一含铟超过50%( Wt%)且含铁超过10%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)的复合材料层，在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于100nm、直径不大于100nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于100nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过200nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铟超过50%(Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)，凸点微晶与复合材料层成为一体；零件表面复合材料层和基体材料成为一体；去除各小孔附着的材料层，形成铟铁凸点微晶压电盘。

本发明者经过多年来的深入研究发现，压电纳米发电系统中，纳米发电压电盘是振动能量收集器的一个重要零件，与振动能量收集器的其它零件一起将感知到的外界振动转换为电能，纳米发电压电盘极易产生热效应和微动疲劳。在压电纳米材料相接触的压电盘表面，形成铟铁凸点微晶，具有极好的导热性能且具有较好的弹塑性等力学性能，同时具有能降低热效应和减少微动疲劳，可极大提升压电纳米材料的工作可靠性，提升压电纳米发电可靠性，因此，研发铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法，对促进压电纳米发电技术发展，具有重要的应用价值和实用意义。

与现有技术比较，本发明的铟铁凸点微晶材料及铟铁凸点微晶压电盘制备方法的相关技术有重大改进：① “CN102918182A（公开日为20130206）专利”，“铟铁复合球微晶复合层(ZL201410481181.4)”、“ 铟铁复合球微晶复合层表面织构(ZL201410481180.2)”，“铟铁网状球复合微晶复合层(ZL201410481176.3)”、“ 铟铁网状球复合微晶复合层表面织构(ZL201410481178.2)”，组成成份明显不同，相应的晶体性能排列技术也明显不同。②授权专利“芯片封装结构及其装配方法（CN112820703A）”，“芯片封装结构和芯片封装结构的制备方法（CN202110407132.6）”，“焦平面阵列探测器及其制备方法（CN201711240437.2）”，“红外探测器读出电路铟凸点重置方法（CN201911142900.9）”，与本发明的成份明显不同，微晶的成份明显不同，微晶的组成及结构和性能明显不同。③授权专利“一种铟凸点器件结构及其制备方法（CN201610316689.8）”，“一种基于铟凸点的无助焊剂回流工艺方法（CN201010515444.0）”，“红外探测器读出电路铟凸点制备方法（CN201910929868.2）”，上述3项技术的微晶体，不含铁，与本发明的成份明显不同，微晶的成份明显不同，微晶的组成及结构和性能明显不同。④ 论文“刘豫东,张钢,崔建国，等. 织构对铟凸点剪切强度的影响［J］. 红外与毫米波学报，2004,23(3)：225-228”，“LIUYu-Dong, ZHANG Gang,ZHUJi-Man,et al.Microstructure study of magnetron-sputtered indium using EBSP method[J]. Rare Metal(刘豫东,张钢,朱继满,等.EBSP对磁控溅射甸的组织研究.稀有金属),2002, 18(4): 226— 229.”，“刘豫东，崔建国，马莒生. 衬底对铟凸点织构的影响研究[J].稀有金属材料与工程，2003,32(8)：596-599.”，报导的铟凸点织构，不含铁，与本发明的成份明显不同，微晶的成份明显不同，微晶的组成及结构和性能明显不同。⑤申请号为202110717599.0名称为“铟复合微晶凸点织构”、与申请号为202110717052.0名称为“铟铁凸点复合微晶压电盘” 、与申请号为202110719059.6名称为“一种胎压计零件”、与申请号为202110716710.4名称为“铟铁复合凸点微晶压电盘”等已申请在审的发明专利，其所涉及的凸点微晶高度为“每个凸点微晶高度大于100nm且小于500μm、直径大于100nm且小于500μm”，远大于本发明的凸点微晶高度，而且，凸点微晶的成份也不同；本发明的每个凸点微晶尺寸明显不同，因此所需的制备方法明显不同，因此，本发明的相关技术具有明显重大改进。

本发明的有益效果是， 采用本方法制造的压电盘，具有散热性能极好、能有效降低压电盘的热应力、且提升压电盘的连接可靠性，能有效降低压电盘的微动疲劳和微动磨损，使用方便，结构简单，适用性强，且应用成本适宜，适合批量生产的特点。

附图说明

图1为本发明实施例1的铟铁凸点微晶材料的结构示意图。

图2为本发明实施例1的铟铁凸点微晶材料样品的10万倍放大的扫描电镜照片。

图3为本发明实施例2的铟铁凸点微晶压电盘的结构示意图。

附图中，1-基体材料，2-复合材料层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

图1为本发明实施例1的铟铁凸点微晶材料的结构示意图，图2为本发明实施例1的铟铁凸点微晶材料的10万倍放大的扫描电镜照片；附图中，1为基体材料，2为复合材料层。

在厚度小于4mm的工业纯铁或钢或含铁超过40%( Wt%)合金材料表面，设一含铟超过50%( Wt%)且含铁超过10%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)的复合材料层，在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于100nm、直径不大于100nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于100nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过200nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铟超过50%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)，凸点微晶与复合材料层成为一体；零件表面复合材料层和基体材料成为一体，形成铟铁凸点微晶材料。

实施例2

图3为本发明实施例2的铟铁凸点微晶压电盘的结构示意图，图2为本发明实施例2的铟铁凸点微晶压电盘样品的10万倍放大的扫描电镜照片；附图中，1为基体材料，2为复合材料层。

在压电盘零件表面设一含铟超过50%( Wt%)且含铁超过10%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)的复合材料层，在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于100nm、直径不大于100nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于100nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过200nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铟超过50%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)，凸点微晶与复合材料层成为一体；零件表面复合材料层和基体材料成为一体；去除各小孔附着的材料层，形成铟铁凸点微晶压电盘。

实施例3

图3为本发明实施例3的铟铁凸点微晶压电盘的结构示意图。附图中，1为基体材料，2为复合材料层。

采用厚度小于4mm的工业纯铁或钢或含铁超过40%( Wt%)合金材料，通过机械加工方法制成压电盘零件；在压电盘零件表面设一含铟超过50%( Wt%)且含铁超过10%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)的复合材料层，在复合材料层表面设有许多个凸点微晶，每个凸点微晶高度不大于100nm、直径不大于100nm的顶部为球状或近似球状，或凸点微晶高度不大于100nm的近似椭圆、椭圆最大长度不超过200nm的顶部为球状或近似球状或近似椭圆状，凸点微晶含铟超过50%( Wt%)且含铟和铁共超过70%( Wt%)，凸点微晶与复合材料层成为一体；零件表面复合材料层和基体材料成为一体；去除各小孔附着的材料层，形成铟铁凸点微晶压电盘。