[发明专利]一种新型超声冲击金属表面机械合金化方法

说明书

本发明公开了一种新型超声冲击金属表面机械合金化方法，包括以下步骤：步骤一，准备原材料；所述原材料包括两种，一种是板状或近似板状的纯金属，其硬度相对较低；另一种是杆状的合金或纯金属，其硬度相对较高；步骤二，根据杆状原料的直径在板状原料上划线，所述划线为网状方格，单个方格的边长等于杆状原料的直径；步骤三，将杆状原料安装在超声冲击机上，以此为冲头，以垂直的方向快速击打板状材料的表面使其产生塑性变形；步骤四，调整超声冲击机的电流参数和冲击覆盖率，以更改外部能量的输入值；步骤五，冲击结束，在板状原料的表面生成一层合金新相，从而完成机械合金化。该方法耗时短，原材料为固体表面，工艺适应性强。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种新型超声冲击金属表面机械合金化方法。

背景技术

金属表面是失效的多发部位，人们为了提高金属的性能采用各种表面处理技术来提高金属表面的性能。金属表面合金化是一种通过改变金属表面层的成分和组织的材料保护技术，是一个在科研和生产中常见的议题。表面合金化的技术包括激光表面合金化技术、等离子表面合金化技术、电子束合金化技术、机械表面研磨技术等，大都操作繁琐、工艺复杂、适用面窄、能耗高，实际应用受到了一定限制。

表面机械合金化是表面合金化的一个分支，现有技术中一般通过高能研磨机或球磨机来实现，该类方法耗时较长，所用原料必须为粉体，制备工艺较复杂。寻求简便、操作性强的机械合金化方法具有很强的现实意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种新型超声冲击金属表面机械合金化方法，该方法将杆状原料安装在超声冲击机上，以此为冲头，以垂直的方向快速击打板状原料的表面使其产生塑性变形，通过调整电流参数和冲击覆盖率以改变外部能量的输入，在板状原料的表面生成一层合金新相，从而实现机械合金化。该方法耗时短，原材料为固体表面，工艺适应性强。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种新型超声冲击金属表面机械合金化方法，包括以下步骤：

步骤一，准备原材料；所述原材料包括两种，一种是板状或近似板状的纯金属，其硬度相对较低；另一种是杆状的合金或纯金属，其硬度相对较高；

步骤二，根据杆状原料的直径在板状原料上划线，所述划线为网状方格，单个方格的边长等于杆状原料的直径；

步骤三，将杆状原料安装在超声冲击机上，以此为冲头，以垂直的方向快速击打板状材料的表面使其产生塑性变形；

步骤四，调整超声冲击机的电流参数和冲击覆盖率，以更改外部能量的输入值；

步骤五，冲击结束，在板状原料的表面生成一层合金新相，从而完成机械合金化。

优选地，步骤一中所述板状或近似板状的纯金属包括纯铜、纯铝、纯锡、纯铅、纯银等硬度低的工业纯金属；所述杆状的合金或纯金属包括硬度高的合金钢如GCr15、W18Cr4V，以及及纯钛等金属。实际使用时，应根据所选材料的硬度大小，将硬度低的材料制成板状或近似板状，将硬度高的材料做成杆状，以便于冲击。

优选地，步骤二中所述杆状原料的直径为3.5mm至10mm，所述网状方格中单个方格尺寸为3.5mm×3.5mm至10mm×10mm。杆状原料直径过小，无法控制表面冲击时的覆盖率，且杆的加工精度及强度无法保证；直径过大，无法在表面生成均匀连续的合金新相。

优选地，步骤四中所述冲击覆盖率是指，在保证冲头的移动速度均匀的情况下，让冲头沿着划好的网状方格移动，冲击能遍布整个试样表面的程度；试样整个表面都能遭受一次冲击所对应的冲击覆盖率为100％，试样整个表面都能遭受二次冲击所对应的冲击覆盖率为200％。