[发明专利]一种实现材料表面超细晶/纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法

权利要求书

1.一种实现材料表面超细晶纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法，具体采用以下步骤：

步骤一、将板材水平放置在工作台上并用夹具装夹好；

步骤二、搅拌工具的搅拌针以500～7000转/分的转速扎入板材表面，搅拌工具的固定轴肩不旋转，超声换能器的超声波通过搅拌工具的固定轴肩传递放大，搅拌针扎入速度为1～5mm/分，直到固定轴肩的端面与板材上表面接触后，沿垂直板材表面的方向继续下压0.1～0.3mm以便于超声波传递给板材的待加工部分；

步骤三、当搅拌工具达到设定的下扎深度时，搅拌针停止下扎且继续旋转1～8分钟，进行材料预热，然后搅拌工具以50～1000mm/分的速度沿着板材纵向方向从左至右往返梯次向前运动，直到整个板材表面加工完毕为止。

2.如权利要求1所述的一种实现材料表面超细晶纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法，其特征在于：所述的搅拌工具由固定轴肩、超声换能器与搅拌针组成，固定轴肩固定并套装在搅拌针上，固定轴肩上端直接与超声换能器相连接，其下端面与待加工板材表面紧密贴合且扎入材料表面的深度为0.1～0.3mm。

3.如权利要求2所述的一种实现材料表面超细晶纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法，其特征在于：所述的搅拌针带有锥形螺纹，自身最大直径大于1.5倍待加工板材厚度、锥角小于5°。

4.如权利要求1所述的一种实现材料表面超细晶纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法，其特征在于：步骤二中，超声波的参数如下:频率为30～60K以及振幅为20～60μm。

5.如权利要求1所述的一种实现材料表面超细晶纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法，其特征在于：步骤二中，所述的搅拌针的旋转速度为3000～7000转/分。

6.如权利要求4所述的一种实现材料表面超细晶纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法，其特征在于：步骤二中，所述的超声波频率为40K～60K。

7.如权利要求1所述的一种实现材料表面超细晶纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法，其特征在于：步骤三中，所述的搅拌工具以50～200mm/分的速度运动。

8.如权利要求1所述的一种实现材料表面超细晶纳米化的超声辅助半固态搅拌摩擦加工方法，其特征在于：步骤三中，所述的当搅拌工具达到设定的下扎深度时，搅拌针停止下扎且继续旋转4～8分钟。