[發(fā)明專利]一種制備金屬材料納米結(jié)構(gòu)表面層的方法及其裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910047694.3
• 申請(qǐng)日: 2009-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN101513645A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東;徐宏;朱登亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B21B9/00
• 分類號(hào): B21B9/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 胡紅芳

1、一種制備金屬材料納米結(jié)構(gòu)表面層的方法，其特征在于，利用繞公轉(zhuǎn)軸線高速旋轉(zhuǎn)的軋輥軋制所述金屬材料的表面層；在軋制時(shí)所述軋輥同時(shí)繞自轉(zhuǎn)軸線自由旋轉(zhuǎn)，并且所述金屬材料與所述軋輥按既定軌跡做有規(guī)律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述軋輥的軋制痕跡完全覆蓋所述金屬材料的表面；經(jīng)軋制過程中多次連續(xù)剪切、壓縮塑性變形作用后在所述金屬材料上制備出納米結(jié)構(gòu)表面層，所述納米結(jié)構(gòu)表面層的厚度為幾微米至幾千微米；

所述軋輥的公轉(zhuǎn)速度為0.1～20000rpm、公轉(zhuǎn)半徑為1～2000mm、直徑為1～2000mm、長(zhǎng)度為1～1000mm；軋制時(shí)待處理金屬材料的溫度為4～1600K；

所述公轉(zhuǎn)軸線是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的水平中心軸；所述自轉(zhuǎn)軸線是所述軋輥?zhàn)陨淼陌惭b軸線。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)是指：所述軋輥僅作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而旋轉(zhuǎn)平面保持位置不變，即軋輥沒有平移運(yùn)動(dòng)，而被處理的所述金屬材料按特定的軌跡以匹配的速度做平移運(yùn)動(dòng)；或者，被處理的所述金屬材料不動(dòng)，所述軋輥在公轉(zhuǎn)的同時(shí)以匹配的速度按特定的軌跡做平移運(yùn)動(dòng)。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，軋制時(shí)通過加熱或冷卻介質(zhì)來調(diào)整待處理的所述金屬材料的溫度；同時(shí)，采用保護(hù)性氣氛或反應(yīng)性氣氛，制備出單質(zhì)或復(fù)合結(jié)構(gòu)的所述納米結(jié)構(gòu)表面層。

4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，軋制時(shí)所述金屬材料平移運(yùn)動(dòng)的速度為0.1～2000mm/min。

5、根據(jù)權(quán)利要求3述的方法，其特征在于，所述加熱的方式是電加熱；所述冷卻介質(zhì)是液氦、液氫、液氮或干冰。

6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述保護(hù)性氣氛為惰性氣體、氮?dú)饣驓錃猓凰龇磻?yīng)性氣氛為滲碳?xì)夥栈驖B氮?dú)夥铡?/p>

7、一種制備金屬材料納米結(jié)構(gòu)表面層的裝置，其特征在于，所述裝置包括如下部件：工件夾持及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)、軋輥(4)、軋輥運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)、溫度氣氛控制機(jī)構(gòu)(6)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)；

其中，待處理的金屬材料與工件夾持及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)相連，由軋輥運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)驅(qū)動(dòng)繞公轉(zhuǎn)軸線(9)高速旋轉(zhuǎn)的軋輥(4)以一定速度反復(fù)軋制待處理的金屬材料表面；在軋制時(shí)，所述軋輥同時(shí)繞自轉(zhuǎn)軸線(3)自由旋轉(zhuǎn)；

軋輥運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(8)連接；

溫度氣氛控制機(jī)構(gòu)(6)為一個(gè)密閉空間，其內(nèi)部收容有工件夾持及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)、軋輥(4)和軋輥運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)；

所述公轉(zhuǎn)軸線(9)是所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)的水平中心軸；

所述自轉(zhuǎn)軸線(3)是所述軋輥(4)自身的安裝軸線。

8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置。其特征在于，所述軋輥(4)為回轉(zhuǎn)體，其軋制面即回轉(zhuǎn)面為矩形、帶三角的對(duì)稱多邊形或橢圓形。

9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置。其特征在于，所述軋輥(4)的個(gè)數(shù)為一個(gè)或多個(gè)。

10、根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置。其特征在于，所述軋輥(4)通過安裝軸安裝在所述軋輥運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)上；所述軋輥(4)與待處理的所述金屬材料間僅發(fā)生滾動(dòng)摩擦。