[發明專利]金屬間化合物材料表面高溫噴丸裝置及高溫噴丸方法

有效

• 申請號: 201210128936.3
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102618808A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 唐光澤;馬新欣;曹國建;王黎欽;古樂
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22F1/00
• 分類號: C22F1/00;C21D7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢志銘

技術領域

本發明涉及一種對金屬間化合物材料表面進行高溫噴丸的裝置以及高溫噴丸方法。

背景技術

金屬間化合物的概念是1914年由英國冶金學家提出的，可以將其視為一種介于金屬和陶瓷之間的一種材料。雖然其組成皆為金屬元素，但是原子之間的鍵合方式具有一定的共價鍵特性。到目前為止，已發現存在的金屬間化合物達20000多種，這個數目還在不斷增加。由于金屬間化合物兼具金屬和陶瓷的特點，在高溫下除了像陶瓷一樣具有較高的強度外，同時還具有金屬材料的塑性，是一種理想的高溫結構材料。

在諸多金屬間化合物中，TiAl基金屬間化合物因其優異的高溫力學性能與低的密度而在航空航天等方面受到高度重視。TiAl基金屬間化合物的彈性模量、抗蠕變性能等均比鈦合金好得多，與Ni基高溫合金相當，但密度還不到Ni基合金的一半，使用溫度可望達到900℃以上，室溫模量可達176GPa，且隨溫度升高而緩慢下降，可以填補高溫鈦合金和Ni基高溫合金的使用空白，有望用于噴氣發動機和渦輪等航空航天、汽車工業的耐高溫部件以及超高速飛行器的翼、殼體等，被認為是最有應用潛力的新一代輕質耐高溫結構材料。

理論研究和實踐表明，在構件表面引入一個壓應力場可以有效的抑制微裂紋的萌生和擴展，大幅提高構件的疲勞壽命。噴丸處理是工業中最常用的一種在工件表面獲得壓應力，提高工件疲勞壽命的方法，具有設備簡單、成本低和操作簡易等優點。對于高溫結構材料，為提高其抗氧化性和使用溫度等性能，往往要在其表面噴涂耐高溫，抗氧化的涂層。噴丸處理除了可以提高工件疲勞壽命外，還是噴涂處理的預處理步驟，通過噴丸處理提供一個粗糙表面，可以大幅提高噴涂涂層的結合力。

目前，現有的金屬材料噴丸裝置在使用時是在室溫下進行，即現有的金屬材料噴丸裝置只能針對金屬材料進行噴涂，金屬間化合物在高溫下具有很好的強度和韌性，但金屬間化合物具有明顯的室溫脆性，拉伸過程中延伸率不足3％即會斷裂，因此使用現有的金屬材料噴丸裝置對金屬間化合物進行室溫噴涂，彈丸對金屬間化合物表面的沖擊會產生較強的沖擊力，會使得較脆的金屬間化合物產生較多的微裂紋等缺陷，嚴重的會導致構件斷裂。

綜上，目前沒有針對金屬間化合物材料表面進行噴丸的裝置及高溫噴丸方法。

發明內容

本發明為解決目前沒有針對金屬間化合物材料表面進行噴丸的裝置及高溫噴丸方法的問題，進而提出一種金屬間化合物材料表面高溫噴丸裝置及高溫噴丸方法。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明的金屬間化合物材料表面高溫噴丸裝置包括噴丸器、夾具、工作臺和殼體，所述工作臺安裝在殼體內的底端面上，所述夾具位于工作臺的上端面上，所述噴丸器安裝在殼體的上端面上，噴丸器的噴丸管的下端穿過殼體且位于工作臺的正上方；所述高溫噴丸裝置還包括熱處理爐、溫控儀、加熱體和熱電偶，所述加熱體位于熱處理爐內，所述熱電偶插裝在熱處理爐上且熱電偶的下端位于熱處理爐內，加熱體的兩端各通過一根導線與溫控儀連接，熱電偶通過一根導線與溫控儀連接，熱處理爐的側壁上加工有保護氣入口，熱處理爐的底部加工有排氣口，位于工作臺一側的熱處理爐側壁上設有爐門。

本發明的金屬間化合物材料表面高溫噴丸方法是按著以下步驟實現的：

步驟一、首先將金屬間化合物構件放入熱處理爐內，然后由保護氣入口充入還原性氣體；

步驟二、通過加熱體對熱處理爐內進行加熱，并通過熱電偶監測加熱溫度，通過溫控儀控制加熱溫度范圍為700～1000℃；

步驟三、利用夾具將加熱后的金屬間化合物構件置于工作臺的上端面上，然后對金屬間化合物構件進行噴丸，其中噴丸中的彈丸為鋼丸或則陶瓷丸，控制彈丸速度為80～200m/s，控制噴丸量為100～200kg/min。