[發明專利]能顯著提高航空鋁合金材料抗振性能的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410177914.5
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103938135A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 周建忠;孟憲凱;黃舒;陳寒松;盛杰;朱煒立;韓煜航;周宏達;蘇純
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

1.一種能顯著提高航空鋁合金材料抗振性能的方法，其特征在于：首先對材料進行激光溫噴丸，通過高應變率下的動態應變時效作用在材料表面得到高密度的位錯及位錯纏結，同時產生明顯的晶粒細化組織；噴丸完成后，迅速用5~8℃水溶液對工件進行急劇冷卻，降低位錯湮滅以及晶粒長大過程，在室溫下得到高密度位錯與超細晶粒共存的微觀組織，通過位錯與晶界釘扎原理顯著增加材料阻尼，從而提高材料的抗振性能。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是它包括以下具體步驟：

將涂覆耐高溫黑漆（9）的工件（8）使用夾具（11）固定在加熱平臺（6）上，使收集箱的儲油腔（16）處于工作下方位置；計算機系統（1）開啟后控制油泵（26）和水泵（27）運行，同時將油泵溢流閥（25）關閉并向噴油嘴（7）供油，水泵溢流閥（28）開啟卸壓；

調節好硅油約束層（10）的厚度后，計算機系統（1）控制加熱平臺（6）將工件（8）表面加熱到動態應變時效溫度；材料表面達到預定溫度后，開啟激光器（18）進行激光噴丸；

噴丸結束后，計算機系統（1）控制打開油泵（26）的溢流閥（25）卸壓，同時控制電磁閥Ⅱ?（30）使收集箱的儲水腔（29）移動到工件下方位置，然后關閉水泵溢流閥（28）并向噴水嘴（5）供應溫度為5~8℃的水溶液以快速冷卻噴丸表面，得到室溫狀態下的高密度位錯與超細晶粒共存的微觀組織；等工件冷卻至室溫后取下工件（8）并關閉系統，待材料表面風干后進行防銹處理即可。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的冷卻水溶液為水、水基防銹劑以及硅油清洗劑按嚴格體積比例1:0.01:0.05配置的混合溶液，能夠實現冷卻的同時避免鋁合金表面氧化，同時能夠清洗噴丸后工件表面殘留的硅油。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的動態應變時效溫度等于0.2~0.5T_m，T_m為材料熔點。

5.一種能顯著提高航空鋁合金材料抗振性能的裝置，它包括垂直運動臺（12），垂直運動平臺（12）的上部安裝有工件加熱平臺（6）和工件裝夾夾具（11），其特征是在所述的垂直運動臺（12）的水平位置上安裝有電磁換位裝置，該電磁換位裝置包括導軌（13）、電磁閥Ⅰ?（14）和電磁閥Ⅱ?（30），導軌（13）上安裝有能水平移動的收集箱，收集箱中間通過金屬板隔分為儲水腔（29）與儲油腔（16），儲水腔（29）與儲油腔（16）的底部設有對應的出口并分別通過對應的導水管（15）和導油管（19）與水箱（23）和油箱（21）的入口相連；水泵（27）與油泵（26）的進口分別通過進水管（22）與進油管（20）連接水箱（23）與油箱（21），它們的出口分別通過出水管（2）與出油管（3）連接噴水嘴（5）與噴油嘴（7），噴水嘴（5）與噴油嘴（7）安裝在工件（8）的上方，噴油嘴（7）噴出的硅油在工件（8）表面形成硅油約束層（10）；在水泵與油泵進出口之間設置有能穩定出口壓力及控制卸載的電磁溢流水閥（28）和電磁溢流油閥（25），在進水管（22）的管路上設置有用于控制冷卻水溫度的冷風裝置（24）。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征是所述的收集箱能在導軌（13）上水平直線移動，當噴水嘴（5）開始噴水時，電磁閥Ⅰ（14）工作并驅動儲水腔（29）移動到工件的正下方用以收集約束油以便回收利用；當噴油嘴（7）工作時，電磁閥Ⅱ?（30）工作使儲油腔（16）移動到工件正下方用于收集冷卻水以便回收利用，切換過程通過計算機系統（1）智能控制。

7.根據權利要求5所述的裝置，其特征是所述的收集箱表面均涂有防銹涂層，上方設置有可折疊的防濺板（17）。