[发明专利]一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法

权利要求书

1.一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法，其特征在于，结合激光喷丸与纳米材料的优势，采用表面微造型与激光喷丸相结合的预注式激光喷丸方法处理金属材料表面，通过激光诱导的超高压冲击力使预注入微沟槽的纳米陶瓷颗粒在微沟槽与覆盖薄层金属的联动约束下嵌入微沟槽底部和两侧壁的基体金属及覆盖的薄层金属中，同时使上表面覆盖的薄层金属在强塑性变形驱动下冷焊到金属材料表面，最终获得表面晶粒细小、纳米陶瓷颗粒分布均匀、残余压应力高而深、厚度大的复合表面；具体步骤为：

A) 将金属材料待加工表面进行打磨、抛光、清洗和干燥预处理；

B) 在预处理的待加工表面上进行微造型，加工出微沟槽；

C) 将纳米陶瓷粉末预注入微沟槽中，并在待加工表面上覆盖一薄层金属；

D) 将吸收层和约束层设置在薄层金属表面；

E) 将金属材料待加工表面进行激光喷丸处理，获得纳米颗粒增强的复合表面。

2.根据权利要求1所述的一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法，其特征在于，所述步骤A)的金属材料为金属铝、铝合金、金属镁、镁合金、金属铜、铜合金、金属钛、钛合金、金属镍、镍合金、铸铁或钢。

3.根据权利要求1所述的一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法，其特征在于，所述步骤B)的微沟槽的形状为方形、V形、U形、半圆形或倒梯形，所述微沟槽的上沿口宽度为100-200μm，微沟槽的深度为20-50μm。

4.根据权利要求1所述的一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法，其特征在于，所述步骤C)的纳米陶瓷粉末为SiC、TiC、WC、ZrC、Si₃N₄、AlN、TiN、BN、ZrN、VN、SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiB₂、ZrB₂中的一种或几种的混合粉末。

5.根据权利要求1所述的一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法，其特征在于，所述步骤C)的纳米陶瓷粉末的平均直径为10-100nm。

6.根据权利要求1所述的一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法，其特征在于，所述步骤C)的薄层金属为金属铝、铝合金、金属镁、镁合金、金属铜、铜合金、金属钛、钛合金、金属镍、镍合金、金属铁或钢，厚度为10-40μm。

7.根据权利要求1所述的一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法，其特征在于，所述步骤D)的吸收层为黑漆，约束层为玻璃或流水。

8.根据权利要求1所述的一种金属材料激光喷丸纳米复合表面处理方法，其特征在于，所述步骤E)的激光喷丸处理参数为：激光功率密度为1-10GW/cm²，激光脉宽为5-40ns，光斑直径为1-10mm，搭接率为20%-80%。