[發(fā)明專利]納米化金屬管及其納米化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710041284.9
• 申請日: 2007-05-25
• 公開（公告）號: CN101311594A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊寶;梁永立;宋洪偉;楊曉萍
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: F16L9/02
• 分類號: F16L9/02;C21D7/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所
• 代理人: 李勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬管內(nèi)表面納米化方法，尤其涉及一種振蕩沖擊方法實現(xiàn)金屬管內(nèi)表面組織納米化的方法及納米化金屬管。

背景技術(shù)

納米金屬材料由于晶粒細(xì)小(通常至少在一維上小于100nm)，界面密度高、所占體積分?jǐn)?shù)大，表現(xiàn)出獨特的力學(xué)及物理化學(xué)性能。大量實驗結(jié)果表明納米金屬材料的性能和力學(xué)行為與傳統(tǒng)粗晶材料明顯不同，通常是優(yōu)于粗晶材料。對于納米金屬材料，強度、硬度和韌性與粗晶材料相比顯著提高，但是塑性卻明顯的降低。金屬材料的失效大多發(fā)生在材料的表面，如材料的疲勞、腐蝕和磨損對材料的表面結(jié)構(gòu)和性能極其敏感，材料表面的結(jié)構(gòu)和性能直接影響金屬材料的綜合性能指標(biāo)。所以將金屬材料表面組織細(xì)化到納米級，利用其優(yōu)異性能對傳統(tǒng)金屬粗晶材料進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)改良，即制備出一層具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層，可充分利用表面納米晶層高強度、高硬度和韌性，同時綜合心部粗晶材料良好的塑性，在不改變金屬材料化學(xué)成分的前提下提高金屬材料表面的綜合力學(xué)性能及環(huán)境服役行為。這種表面納米化處理技術(shù)，一方面克服了目前三維大尺寸納米晶體金屬材料制備技術(shù)上的困難，另一方面將納米晶體材料的優(yōu)異性能與傳統(tǒng)金屬材料的固有優(yōu)異性能相結(jié)合，在工業(yè)應(yīng)用上具有重要價值。

目前，有多項表面納米化專利已經(jīng)獲得授權(quán)或受理，其中公開號為CN2400456、CN1301873、CN1336321(等效專利FR2812284、WO0210463、AU8408701)的專利、公開號為CN1336444(FR2812286、WO0210461、AU8224001)的專利和公開號為CN1336445(FR2812285、WO0210462、AU8224101)的專利，其基本原理都是在密閉的空間內(nèi)利用金屬丸以高頻、高速、不同入射角度撞擊材料或工件表面的方式，促使材料表面組織發(fā)生強烈的塑性變形而逐步細(xì)化，最終形成納米晶而實現(xiàn)表面納米化的方法。以上專利的共同特征在于，對材料的外表面并且是平板小試樣進(jìn)行表面納米化處理。這些專利的主要問題是處理過程處于一個密閉的腔體中，能夠表面納米化的工件形狀和尺寸有限，無法處理大尺寸的工件。

還有采用以上專利提供的方法的大量的非專利文獻(xiàn)，從各個方面詳細(xì)介紹了表面納米化處理后材料表面力學(xué)性能的改變、表面納米化機理以及表面納米化層滲氮的性能、耐腐蝕性能等。

公開號為CN1410560A(US58260-010100)的專利利用壓縮氣體攜帶硬質(zhì)微粒轟擊金屬材料表面。該發(fā)明可以對形狀復(fù)雜或大平面的工件進(jìn)行表面納米化處理，且納米層分布均勻。該發(fā)明的最大優(yōu)點是可以納米化處理的工件形狀不受限制。但所形成的表面納米化層較薄且表面粗糙度較大，表面納米化的效率較低，而且不適合無縫長細(xì)管內(nèi)表面的納米化處理。

日本公開特許公報JP2003039398則提出了一種基于落錘原理的“金屬制品的表面納米化方法”。根據(jù)這一方法，在一個落錘的端面有至少一個突起。落錘加速落下，使每個突起能夠以0.1kg.m/s的動量撞擊置于落錘下方的金屬件表面，從而使金屬件被撞擊部位發(fā)生表面納米化。這一方法雖然十分簡單方便，但能夠處理的金屬件的尺寸和形狀有限，同時形成的表面納米晶層的均勻性也不夠理想。

以上所述技術(shù)方案的缺點是表面納米化的效率很低，單位表面上處理的時間較長，或者產(chǎn)生粉塵，不能進(jìn)行大尺寸材料的生產(chǎn)要求。