[发明专利]形成纳米结构方法和专用设备

权利要求书

1.一种形成纳米结构方法，其特征在于：在金属零件上进行表面处理，以取得一层纳米结构，具体步骤为：    

1)对待处理金属零件施加机械应力和/或热应力；其应力值为小于金属零件材料的屈服应力；

2)在确定的持续时间里，以确定的速度、确定的距离、相同撞击点、可变入射角和限定数量的并可长期重复使用的完全球状弹丸在待处理金属零件的全部表面上进行一种喷射处理；

3)随着撞击点的移动，反复进行步骤2)，以便使撞击点覆盖金属零件的全部待处理表面。

2.根据权利要求1所述形成纳米结构方法，其特征在于：所述表面喷射处理采用空气压缩机或涡轮(55)，提供使弹丸运动的动力，使弹丸按随机方向进行运动。

3.根据权利要求1所述形成纳米结构方法，其特征在于：所述表面喷射处理采用超声波发生器，超声波发生器的声波及其与弹丸的相互作用使弹丸按随机的方向进行运动。

4.根据权利要求1、2或3所述形成纳米结构方法，其特征在于：在所述表面喷射处理中对待处理的金属零件进行加热处理，其加热温度控制在使金属零件或合金晶粒发生长大的温度以下。

5.根据权利要求1、2或3所述形成纳米结构方法，其特征在于：所述表面喷射处理是对金属零件待处理区域进行局部冷却。

6.根据权利要求1、2或3所述形成纳米结构方法，其特征在于：所述弹丸按使用者希望的纳米结构表层厚度采用完全球状的，其直径保持在300μm～3mm之间。

7.根据权利要求1、2或3所述形成纳米结构方法，其特征在于：所述弹丸运动速度为3～100米/秒。    

8.根据权利要求1或3所述形成纳米结构方法，其特征在于：当所述表面喷射处理采用超声波发生器时，所述弹丸运动速度为5～20米/秒。

9.根据权利要求1、2或3所述形成纳米结构方法，其特征在于：对于确定的弹丸尺寸、确定的构成零件的材料所述表面喷射处理的持续时间在30至1300秒之间。

10.根据权利要求1、2或3所述形成纳米结构方法，其特征在于：所述表面喷射处理产生的运动静止时，弹丸(22)的数量占据容器(20)底部表面的10％到100％之间变化。

11.根据权利要求1、2或3所述形成纳米结构方法，其特征在于：所述表面喷射处理产生的运动静止时，弹丸(22)的数量占据容器(20)底部表面的25～35％。

12.一种根据权利要求1所述形成纳米结构方法的专用设备，包括弹丸(22)，其特征在于：所述弹丸(22)为完全球状的，具有确定的尺寸、速度和数量；还包括容器、固定部件、循环喷射装置(50)、回收装置(40)和施加机械和/或热应力装置，其中：待处理金属零件(10)与固定部件(21)相连，构成容器(20)的一个壁面，在容器(20)中弹丸(22)由循环喷射装置(50)驱动、以可变的入射角与金属零件(10)表面反复撞击接触，循环喷射装置(50)为能使弹丸(22)对金属零件(10)表面在一个相同撞击面上以多个入射角进行多次撞击的装置；重新使用弹丸(22)的回收装置(40)安装在容器(20)上；所述施加机械和/或热应力装置安装在金属零件(10)上或容器(20)中。

13.根据权利要求12所述形成纳米结构方法的专用设备，其特征在于：所述循环喷射装置(50)包括喷口(51)、挠性件(54)，喷口(51)置于容器(20)中，通过挠性件(54)与空气压缩机或涡轮(55)连接，空气压缩机构或涡轮55提供一个动力，使弹丸22经过挠性件54、通过喷口51实现喷射；空气压缩机或涡轮(55)的另一端口与回收装置(40)相通；在喷口(51)与挠性件(54)之间设有旋转轴(52)，当弹丸(22)撞击金属零件(10)表面时、在A、B入射角范围内喷口(51)实现绕轴旋转；所述喷口(51)的旋转轴(52)安装在平行于待处理金属零件(10)表面、在C和D两个方向或垂直于C、D的G方向上进行平移的活动组件(53)上。

14.根据权利要求12所述专用设备，其特征在于：使弹丸(22)进行运动的循环喷射装置(50)采用超声波发生器(50′)，安装在容器(20)下面，重新使用弹丸(22)的回收装置(40)由容器(20)的腔体构成。