[发明专利]一种基于超声喷丸的金属表面合金化方法及其应用

权利要求书

1.一种基于超声喷丸的金属表面合金化方法，其特征在于，在超声冲击的过程中加入合金化粉末，经超声喷丸处理后增强了其在金属中的扩散行为，发生了非平衡态下的快速合金化过程，从而在金属表面形成了合金层，其中包括金属间化合物和固溶相的产生，然后对其进行热处理以加速其表面合金化过程，获得了致密的合金层组织。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声喷丸的金属表面合金化方法，其特征在于，所述超声喷丸处理利用超声波发生器输出的电振荡信号转换为高频机械振动，经放大后传给振动工具头，振动工具头输出端输出振动幅值。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声喷丸的金属表面合金化方法，其特征在于，所述合金化方法具体按照下述步骤进行：

步骤(1)，将所需的合金化粉末预置在试件表面；

步骤(2)，使用超声喷丸设备进行喷丸处理；

步骤(3)，去除表面残留的合金化粉末，再将合金化后的试件置于惰性气体氛围保护下进行退火。

4.根据权利要求3所述的一种基于超声喷丸的金属表面合金化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述的超声喷丸工艺参数包括喷丸功率、冲击枪的移动速度、喷丸覆盖率、合金化粉末的预置厚度，喷丸功率用电流值来表征，其取值范围为1.0-4.0A；冲击枪的移动速度用冲击枪在某一固定位置的停留时间来表征，停留时间在0.5-4s；喷丸覆盖率用喷丸次数来表征，为1-5遍；合金化粉末的预置厚度为0.5-5mm。

5.根据权利要求3所述的一种基于超声喷丸的金属表面合金化方法，其特征在于，步骤(1)中使用的试件为低碳钢、高碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢、铸铁或铁粉烧结件；所述合金化粉末为镍粉、碳化铬、碳化硅、锌粉、碳粉、碳化钨、二氧化锆或者铝粉。

6.根据权利要求3所述的一种基于超声喷丸的金属表面合金化方法，其特征在于，在进行步骤(1)的预置粉末之前，可将试件表面用400粒度的砂纸反复打磨以得到新鲜的金属表面，用酒精清洗使之洁净，自然晾干。

7.超声喷丸在金属表面合金化中的应用，其特征在于，所述超声喷丸利用超声波发生器输出的电振荡信号转换为高频机械振动，经放大后传给振动工具头，振动工具头输出端输出振动幅值对金属表面进行处理，在超声冲击的过程中加入合金化粉末，经超声喷丸处理后增强了其在金属中的扩散行为，发生了非平衡态下的快速合金化过程，从而在金属表面形成了合金层，其中包括金属间化合物和固溶相的产生，然后对其进行热处理以加速其表面合金化过程，获得了致密的合金层组织。

8.根据权利要求7所述的超声喷丸在金属表面合金化中的应用，其特征在于，所述金属为低碳钢、高碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢、铸铁或铁粉烧结件；所述合金化粉末为镍粉、碳化铬、碳化硅、锌粉、碳粉、碳化钨、二氧化锆或者铝粉。