[發明專利]一種提高難變形金屬材料表面納米化效率的方法

有效

• 申請號: 202110262585.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113046532B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 尹飛;馬盛途;樂雄;李鵬毅
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06;C21D10/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王杰

本發明涉及一種提高難變形金屬材料表面納米化效率的方法，包括S1、通過超聲噴丸設備對待加工金屬工件表面進行超聲噴丸t₁時間；S2、在超聲噴丸t₁時間后，通過脈沖電流發生器對待加工金屬工件表面的加工區施加脈沖電流，施加的時間為t₂；S3、在噴丸結束后，對待加工金屬工件表面的加工區再次進行電脈沖處理，消除噴丸后產生的缺陷。本發明在超聲噴丸處理一段時間后再施加電脈沖的表面納米化方法，通過調控時間參數t₁和t₂，可以在電脈沖效率最優時間區域施加電脈沖，能夠減小后續噴丸阻力，在一定程度上提高納米化的效率；通過調控循環次數n，可以顯著提高納米層的深度；也可以減少不必要的能源消耗，提高能源利用率。

技術領域

本發明涉及材料表面納米化處理技術領域，具體涉及一種提高難變形金屬材料表面納米化效率的方法。

背景技術

現如今，有許多研究人員正在研究對材料進行表面納米化處理，表面納米化是指利用各種物理或化學方法，將材料的表層晶粒細化至納米量級，制備出具有納米結構的表層，基體仍然保持原有的狀態，借以改善和提高材料的表面性能的方法。現階段，對于材料表面納米化處理的方法主要有以下幾種：超聲噴丸技術，超音速微粒轟炸技術，表面機械碾磨，超聲滾壓技術等。

其中，超聲波噴丸技術作為一種比較常用的對材料進行表面納米化的方法，與傳統的噴丸技術相似，也是通過彈丸對材料進行反復沖擊，來實現材料的表面納米化，實現材料性能的提高，但相比于傳統的噴丸方式，減少了能源和時間的消耗，提高了效率。在近幾年，超聲噴丸技術已經得到了廣泛的應用。目前，超聲噴丸技術也遇到了許多問題，對于一些難變形的金屬，處理起來效果不明顯，耗時，耗能，效率低，顯然不能滿足研究人員的要求。因此，如何提高對于難變形金屬超聲噴丸表面納米化的效率及效果，就顯得格外重要。

中國專利CN104531979A公開了一種電脈沖和超聲耦合實現金屬表面晶粒細化的工藝，包括步驟：通過兩支電極導入脈沖電流至金屬件的待處理表面進行電致塑性處理，同時選擇該待處理表面內脈沖電流作用的中央區域作為超聲沖擊區域，利用超聲沖擊設備的高硬度沖擊壓頭對該超聲沖擊區域的表面依次進行超聲沖擊處理。該工藝將電脈沖與超聲沖擊耦合共同作用于金屬表面，處理過程中可以動態對金屬表面進行適當軟化和組織修復，克服了單純超聲沖擊處理帶來的嚴重表面加工硬化和宏觀表面缺陷問題，使金屬構件表面力學性能得到優化，使用安全性得到提高。但是，該工藝需要在處理過程中全程施加電流，經研究發現脈沖電流在材料納米化的過程中并不能全程作用，在某些時刻脈沖電流作用不大甚至不起作用。由于在某些時刻電流對材料的影響不大，電流對于納米化效率提高也不明顯，所以該工藝會造成能源的浪費現象，不能使能源利用率達到最高。此外，該工藝以及超聲滾壓或超聲點陣與脈沖電流相配合的方法，都需要利用進給裝置來操縱工具頭在工件上來回移動，工具頭一次移動只能處理一點，處理時間長、效率低。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在對于某些難變形金屬超聲噴丸效果差、耗時、耗能的問題，提供一種提高難變形金屬材料表面納米化效率的方法，該方法可以避免全程施加電流，減少不必要的能源消耗，提高能源利用率。

本發明為解決上述提出的技術問題所采用的技術方案為：

一種提高難變形金屬材料表面納米化效率的方法，包括以下步驟：

S1、通過超聲噴丸設備對待加工金屬工件表面進行超聲噴丸t₁時間；

S2、在超聲噴丸t₁時間后，通過脈沖電流發生器對待加工金屬工件表面的加工區施加脈沖電流，施加的時間為t₂；

S3、在噴丸結束后，對待加工金屬工件表面的加工區再次進行電脈沖處理，消除噴丸后產生的缺陷。