温度、保温时间以及最终能够获得的梯度复合涂层的总厚度符合如下公式，
[0044]L = kTlogtl/2+b0
[0045]其中:
[0046]L 梯度复合涂层的总厚度(U m)，
[0047]k——是常数，取值为0-1，k乒0，
[0048]T 保温温度(K)，
[0049]t——保温时间(S)，
[0050]b0——初始厚度(μ m)，即钢液浇注后与钛板之间形成的复合层的厚度。
[0051]综上，所述梯度复合涂层，包括TiC致密陶瓷层，硬度高。所述TiC致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，原子的排列不像一般单晶那样具有相同的晶格，但仍具有严格的顺序，呈现出几何排列；晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序。准单晶相介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，准单晶相的晶界明显减少，位错密度低，有较多亚晶界，因此硬度有明显提升；而较之单晶相，其对制备方式要求更低，且组织更为稳定。
[0052]优选地，在步骤I)中，表面处理的步骤如下:
[0053]第一步酸洗，选用300ml/L的盐酸或60ml/L的磷酸或120ml/L的双氧水，后流水冲洗；
[0054]第二步酸洗，选用300ml/L的氢氟酸或200ml/L的硫酸或240ml/L的双氧水，后流水冲洗；
[0055]第三步表面打磨，选用800目或更细的Al2O3砂纸，最后用酒精超声清洗。
[0056]更优选地，步骤2)中的外部碳源为石墨纸；优选地，所述石墨纸为三级以上，纯度99%，厚度为 0.1-0.35mm。
[0057]优选地，步骤6)中，升温至1000-1130°C保温，升温速度控制在7°C /min，保温时间为 4-12h，优选 6-10h。
[0058]优选地，所选碳钢基体为低碳钢、中碳钢或高碳钢。
[0059]优选地，保护气为氩气或氮气，气体流量为4-8ml/min。
[0060]其中，保温温度应严格控制在上述范围内，温度高于1130°C，反应过程中的液相过多，而使得准单晶TiC，直接生成弥散分布TiC颗粒，而不能获得准单晶TiC致密陶瓷层；但是温度低于1000°c，则Ti的溶解度太低，反应无法正向进行。同样的，保温时间也应该保持一个合理的区间，时间超过12h，准单晶TiC致密陶瓷层消失，反应扩散生成弥散分布TiC颗粒与基体的融合，而低于4h，则反应获得的TiC太少，涂层厚度难以保证，最佳的应该保持在6-1 Oh。
[0061]更优选地，具有碳化物涂层的碳钢复合体被进一步热处理以获得更合适的基体组织；优选地，在550-800°C左右进行热处理，基体为珠光体组织；或在220-450°C进行热处理，基体为贝氏体组织；或在220°C以下进行热处理，基体为马氏体组织。
[0062]所述钢基体优选为碳钢，碳钢基体组织为珠光体、马氏体、铁素体、贝氏体、奥氏体和索氏体中的一种或几种。所述碳钢基体根据国家标准GB221-79中规定，本案中所使用碳钢的的牌号分别为:Q275A、Q255AF、45 钢、T12A、T8、ZG270-450 等。
[0063]本发明通过铸造获得碳钢+钛复合体后，引入外部碳源，以加热扩散的方式，通过控制保温温度、保温时间和涂层厚度的关系，可在钢表面形成碳化物涂层，涂层与碳钢基体之间为冶金结合，结合力很强，克服了现有硬质颗粒与碳钢基体间非冶金结合，结合力很弱，颗粒容易脱落的问题，大幅度提高了涂层的力学性能。并且该方法操作简单，无需复杂设备，且由于浇注砂型的多样性，适用于生产具有复杂形状的耐磨部件，例如凸轮等零件。
[0064]另一方面，本发明复合碳化物涂层的显微硬度高达3000-3230HVa(l5，相对耐磨性是碳钢基体的10-22倍。所述相对耐磨性的定义为:以基体材料为标准试样，在相同磨料粒度，相同载荷，圆盘以相同转速转动相同圈数后，被测涂层产生磨损量与标准试样产生磨损量的比值称为涂层的相对耐磨性，因此也简称为涂层的相对耐磨性是基体的几倍，下述相同参数的检测标准与之相同。
[0065]这是由于其中的TiC致密陶瓷层为准单晶组织，化学稳定性和耐磨性好，具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性。而与之相对应的微米TiC陶瓷层的硬度只能达到2000-2800HVa(l5，其相对耐磨性是基体的6_10倍。
[0066]不同的热处理方式，使凸轮工作表面和凸轮本身具有不同的力学性能，满足了实际生产中对各个部分的不同性能要求。这种凸轮表面硬度在3200HVa(l5左右，盘体部位具有优良的耐磨性，是普通钢的13-22倍，使用寿命大幅提高，使凸轮可以终身免更换。
【附图说明】
:
[0067]图1为本发明中发动机凸轮制备工艺图；
[0068]图2为本发明中热处理后发动机凸轮以及各部分组织示意图；
[0069]图3为本发明中准单晶相TiC陶瓷层显微组织图；
[0070]图4为本发明中TiC陶瓷层多晶相显微组织图。
[0071]图中，1.石墨纸，2.钛板，3.块状准单晶TiC致密陶瓷层，4.微米TiC陶瓷层，5.TiC与基体的融合层，6.基体，7.凸轮消失模。
【具体实施方式】
[0072]实施例1:
[0073]发动机凸轮的制备方法，包括如下步骤:
[0074]1、先准备一钛板2，其中钛的纯度应控制在99.7%。所述钛板2应该先被加以表面处理，步骤如下:
[0075]第一步酸洗，选用300ml/L的盐酸，后流水冲洗；
[0076]第二步酸洗，选用300ml/L的氢氟酸，后流水冲洗；
[0077]第三步表面打磨，选用800目的Al2O3砂纸，最后用酒精超声清洗。所述钛板2的厚度控制在1mm。
[0078]2、按照发动机凸轮尺寸，用聚苯乙烯泡沫塑料制作凸轮消失模7，根据凸轮的工作受力状况，其主要磨损是凸轮表面与挺杆底面之间强烈的摩擦，据此在凸轮消失模工作表面固定钛板2，然后在钛板2表面固定外部碳源，所述碳源为三级以上的石墨纸1，纯度99%，厚度为0.1mm，使其与钛板2紧密结合，如图1所示。
[0079]3、按照凸轮尺寸，用CO2水玻璃硬化砂制作砂型。
[0080]4、将Q275A基体6冶炼为钢液，温度控制在1630°C，所选碳钢基体为低碳钢。
[0081]5、采用消失模真空吸铸工艺，将上述钢液浇入放置有凸轮消失模7、钛板2和碳源的砂型内，待钢液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，获得凸轮基体为碳钢，凸轮工作表面为碳钢与钛板2的复合体；优选地，浇注温度控制在1630°C ;更优选地，浇注时间40秒为宜；进一步优选地，一分钟后，在冒口补浇，室温冷却。
[0082]6、将浇铸完的凸轮复合体放入具有保护气氛的保温炉内保温，升温至1000°C，升温速度控制在7V /min，保温时间为6h，最后随炉冷却至室温，获得所述凸轮表面的复合碳化物涂层。所述保护气为氩气，气体流量为5ml/min。
[0083]7、所得的具有碳化物涂层的Q275A基体6，被进一步热处理以获得更合适的基体组织，在220°C以下进行热处理，基体为马氏体组织。
[0084]所述碳化物涂层，包括TiC致密陶瓷层3，为准单晶相，其粒径为15 μ m ;沿涂层纵向剖面，其厚度为110 μ m，其中TiC的体积分数为90%。
[0085]进一步的，包括位于上述准单晶TiC致密陶瓷层3之下的微米TiC陶瓷层4，沿涂层纵向剖面，其厚度为90 μ m，TiC的体积分数为90%，其粒径为7 μ m。
[0086]更进一步的还包括位于上述准单晶TiC致密陶瓷层3以及微米TiC陶瓷层4之下的TiC与基体的融合层5，沿涂层纵向剖面，其厚度为90 μ m，其中TiC的体积分数为70%，其粒径为3 μπι。
[0087]综上，如图2所示，所述涂层可为复合涂层，其包括准单晶相TiC致密陶瓷层3、微米TiC陶瓷层4及TiC与基体的融合层5，且依次呈梯度分布，其总厚度为290 μ mo所述Q275A基体6组织为马氏体。准单晶相TiC致密陶瓷层3的显微硬度为3000HVa(l5，相对耐磨性是Q275A基体6的22倍。
[0088]实施例2:
[0089]发动机凸轮的制备方法，包括如下步骤:
[0090]1、先准备一钛板2，其中钛的纯度应控制在99.8%，所述钛板2应该先被加以表面处理，步骤如下:
[0091]第一步酸洗，60ml/L的磷酸，后流水冲洗；
[0092]第二步酸洗，200ml/L的硫酸，后流水冲洗；
[0093]第三步表面打磨，选用1000目的Al2O3砂纸，最后用酒精超声清洗。所述钛板2的厚度控制在1.5mm。
[0094]2、按照凸轮尺寸，用聚苯乙烯泡沫塑料制作凸轮消失模7，根据凸轮的工作受力状况，其主要磨损是凸轮表面与挺杆底面之间强烈的摩擦，据此在凸轮消失模工作表面固定钛板2，然后在钛板2表面固定外部碳源，所述碳源为三级以上的石墨纸I，纯度99%，厚度为0.2mm，使其与钛板2紧密结合。
[0095]3、按照凸轮尺寸，用覆膜砂制作砂型。
[0096]4、将Q255AF基体6冶炼为钢液，温度控制在1630°C，所选碳钢基体为低碳钢。
[0097]5、采用消失模真空吸铸工艺，将上述钢液浇入放置有凸轮消失模7、钛板2和碳源的砂型内，待钢液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，获得凸轮基体为碳钢，凸轮工作表面为碳钢与钛板2的复合体；优选地，浇注温度控制在1630°C ;更优选地，浇注时间45秒为宜；进一步优选地，一分钟后，在冒口补浇，室温冷却。
[0098]6、将浇铸完的凸轮复合体放入具有保护气氛的保温炉内保温，升温至1050°C，升温速度控制在7V /min，保温时间为6h，最后随炉冷却至室温，获得所述凸轮表面的复合碳化物涂层。所述保护气为氮气，气体流量为6ml/min。
[0099]7、所得的具有碳化物涂层的Q255AF基体6，被进一步热处理以获得更合适的基体组织，在700°C左右进行热处理，基体为珠光体组织。
[0100]所述碳化物涂层，包括TiC致密陶瓷层3，为准单晶相，其粒径为30 μπι;沿涂层纵向剖面，其厚度为150 μ m ;其中TiC的体积分数为90%，如图3所示。
[0101]如图4所示，进一步的，包括位于上述准单晶TiC致密陶瓷层3之下的微米TiC陶瓷层4，沿涂层纵向剖面，其厚度为100 μ m，TiC的体积分数为90%，其粒径为10 μ m。
[0102]更进一步的还包括位于上述准单晶TiC致密陶瓷层3以及微米TiC陶瓷层4之下的TiC与基体的融合层5，沿涂层纵向剖面，其厚度为100 μ m，其中TiC的体积分数为65%，其粒径为4 μπι。
[0103]此时，所述涂层可为复合涂层，是由所述准单晶TiC致密陶瓷层3、微米TiC陶瓷层4及TiC与基体的融合层5由外向内依次呈梯度分布，其总厚度为350