經過等離子體輝光放電制造技術將硫化物（MS）和氧化物（MO）滲入金屬零件，MS與MO在金屬中的濃度從表面到內部逐步降低，如同下樓梯由上至下逐步降低，故稱梯度材料LGM。LGM在表面具有優良潤滑和耐磨性能，而心部又保持了金屬材料固有的強韌性；LGM克服了均質材料、復合材料和滲層材料的缺陷，此種梯度分布極大的提高了零件綜合機械性能。

LGM及其制造技術—原始創新(詳見《機械工程材料》雜志2001年第10期P33-35)

LGM是“具有良好潤滑耐磨的金屬基復合梯度材料，其制備方法和用途”國際發明專利的簡稱。國際專利申請已經公布，國際公布號：WO99/24632。專利申請人：張昕輝、張弋飛；世界知識產權組織國際局PCT檢索報告表明：這是一種全新的材料和全新的制造方法。已經取得美國專利權US6，468，679，并進入中國、，歐洲，日本等國家實質審查階段。這項專利的申請人張弋飛高工同時也是低溫離子滲硫專利發明人，離子滲硫專利獲得中國、歐洲、日本等七國專利權（表1）?！稘櫥湍ヌ荻炔牧螸GM與低溫離子滲硫技術》2000年通過了國家機械工業局的鑒定，中國科學院院士、中國工程院院士為首的鑒定委員會認定：成果達到國際先進水平！

表1LGM專利與低溫離子滲硫專利介紹

LGM應用領域

潤滑耐磨梯度材料LGM專利可以應用到鋼、鐵，銅、鈦、鎳、鈷、鉬及其合金、硬質合金等金屬及各種形狀、各種用途的零件上，涵蓋了機械、冶金、紡織、汽車等多個領域，見表2

表2LGM應用范圍

創新的高附加值LGM工業產品

LGM滑動軸承：較銅合金、巴氏合金，耐磨性提高3~6倍；

45鋼LGM軸承：達到GCr15軸承標準；價格低

LGM汽車輪轂軸承：已通過桑塔納汽車制造廠1000小時壽命實驗。

LGM軋輥軸承：使用壽命提高一倍以上。

LGM干摩擦軸承：超過世界先進水平、國外軸承公司沒有的產品，我們能批量供應。

LGM工模具：刀具（高速鋼、硬質合金）、多種模具、輥環、軋輥壽命長1~10倍。

LGM精密齒輪、曲軸、液壓件、氣動件、缸套、活塞環：

LGM汽車減震器：

LGM制造技術

針對分屬于不同行業、不同使用條件各類零件，根據企業生產的定型產品，從該產品材料、冷熱加工工藝、產品尺寸及精度、用途、實際工作狀況等五個方面進行綜合分析評測后，制訂出該產品LGM工藝的最佳參數值、特定工藝裝備（或產品專用設備）及生產流程；

圖1LGM零件生產工藝流程

待處理零件—→清洗液浸泡—→第二道清洗

液清洗—→第三道清洗

↓

零件升溫←—離子轟擊清洗←—工件放入真空室←—干燥

↓

零件LGM

合成—→檢驗—→涂覆—→再檢驗—→LGM成品

LGM零件生產工藝流程：已經清洗過的零件按照工藝碼放在真空室陰極板中；用真空泵抽到工作真空度時，在零件上加高電壓產生輝光放電，零件被高能量密度等離子體覆蓋，表面再次被離子轟擊清洗；按工藝參數通入LGM專用硫和氧氣氛產生物理化學反應，零件達工藝溫度后保溫一段時間從真空爐取出，經過檢驗、涂覆及再檢測的工序，制造出LGM產品。

LGM特點與性能

對于鋼、鐵、銅、鈦、鎳、鈷、鉬等及合金，鋼鐵的滲碳、滲氮、碳氮共滲等材料制造的零件都可得到潤滑耐磨梯度材料LGM。LGM制造技術用于機械零件后：

A）保證零件尺寸精度B）提高表面光潔度

LGM材料的硫化物及氧化物呈梯度分布，梯度層最高達200微米（0.2毫米）。

常溫、油脂潤滑狀態下摩擦系數降低1/3~2/3

常溫、油脂潤滑狀態下LGM零件耐磨性能高2~9倍；通過LGM滾動軸承四球試驗的對比數據表明，LGM鋼球磨損面積減少55.7%；在高負荷下磨損面積減少83%。無法用油脂潤滑而干摩擦運行的機械零件（如軸承）采用LGM后，干摩擦耐磨性能達到200倍以上。

硫化物和氧化物均能耐1200℃高溫：在高溫下耐磨性與潤滑性能更好，而二硫化鉬只能用到400℃（MoS2在300℃甚至更低的溫度即開始分解氧化）

LGM零件具有高的疲勞性能：如接觸疲勞、彎曲疲勞等

LGM材料具有一定防蝕能力，尤其是鋼鐵材料。

LGM是綠色環保技術。

LGM解決真空設備工業化生產的難題

在工業化生產過程中，零件加熱是通過輻射、氣體流動、爐內導體導熱等三種方式使溫度均勻的；而在真空中，氣體稀?。怏w含量僅有大氣環境的萬分之一），幾乎不存在氣體流動傳熱；又由于零件溫度低（在200℃左右），輻射很少，且不存在導體傳熱的環境，所以在低溫、真空的工業設備中零件均溫是個難題。以真空回火爐為例：爐內工作區的最高溫度是700℃，最低工作溫度是350℃。工作時循環通入氮氣（作用：保護氣氛、氣體流動），爐內分別安裝加熱風扇和冷卻風扇，用在工件加熱及冷卻階段，強制對流以保證工件的溫度均勻。如果工作溫度低于350℃，整個工作區的溫度均勻性無法保證。對于LGM工業化生產，采用了專有生產工藝及設備，如在LGM-500型設備中一次裝入1萬件出油閥座進行LGM生產，工作溫度只有150℃，整個工藝流程和零件檢驗都經過客戶嚴格審核，最終達到了滿意的結果。

LGM工業化生產應用實例

在十余年的研發過程中，LGM走過了實驗室——中間試驗——大規模工業化生產三個階段，并在實踐中解決了低溫條件下（150℃）硫氧大原子滲入金屬；真空及低溫條件下數萬只零件的均溫；外型尺寸差異懸殊的零件混合裝爐處理等困擾行業的難題，為LGM推向市場鋪平了道路。

2000年5月，偉森軸承有限公司做為第一家獲得LGM專利許可的企業投入生產，主要包括LGM冶金軋輥承、LGM軋機專用導位軸承等系列21種型號的產品，供應京津、河北、河南、江蘇、湖北、湖南等省軋鋼企業。l無錫威孚集團威孚吉大新材料公司經一年多的試驗，用LGM45鋼取代GCr15鋼制造出油閥座（柴油機噴油泵零件）已經獲得成功，可靠性對比試驗已經通過2500小時（JB/751171.1標準）。分別將GCr15鋼和LGM45鋼兩種材料出油閥座裝在濟南和南昌兩地的公交車及郵政車上使用，共裝車6輛，平均每月行程5000km；自2000年10月起運行，未發現出油閥偶件任何故障。而45鋼價格較GCr15鋼低，LGM的生產成本很低，批量生產將明顯降低產品成本，具有可觀的經濟效益。日前，該公司獲得潤滑耐磨梯度材料LGM專利普通許可及成套生產技術，兩臺LGM-500型成套設備已經投入使用；該設備標準裝爐量達到10000件，最大日處理能力為3萬件。這是該技術首次應用到AW系列噴油泵零件中，增加了同類零件的技術含量與產品附加值，同時也印證了LGM更適用于精密及關鍵零部件。（詳見第八次全國熱處理大會論文集）

lLGM硬質合金軋輥（輥環）在首鋼線材廠一條生產線（共9架次）通過工業化生產試驗，LGM輥環使用周期是普通硬質合金輥環的1.5倍。（詳見《軋鋼》雜志2001年第4期P61）

表3開發出LGM新產品