[发明专利]一种基于超声滚压技术制备金属异质层片结构的方法

说明书

本发明涉及一种基于超声滚压技术制备金属异质层片结构的方法，包括：将金属样品安装于数控车床的转动系统输出端，将超声滚压装置安装于数控车床的自动进给系统夹持端，使得超声滚压装置的工作滚珠与金属样品对中；启动超声滚压装置的超声波发生器将超声波转换成工作滚珠的超声频的机械振动；使金属样品旋转，并使振动的工作滚珠以静压力径向压入金属样品表层，同时工作滚珠沿金属样品轴线方向进给，从而使得工作滚珠与金属样品相对滚动，从而在金属样品上形成纳米级或亚微米级的异质层片结构。本发明的基于超声滚压技术制备金属异质层片结构的方法，可以在金属棒状样品的表层形成纳米级或亚微米级的异质层片结构而且对样品的表面磨损较小。

技术领域

本发明涉及金属材料的加工，更具体地涉及一种基于超声滚压技术制备金属异质层片结构的方法。

背景技术

金属材料在科技、军事、经济以及日常生活中的广泛应用，促使人们对金属材料性能的要求不断提高。其中力学性能是金属材料实际应用过程中主要要求的性能。材料主要的力学性能有弹性、强度、塑性、硬度、韧度、疲劳特性以及耐磨性等。通常情况下，力学性能对材料的微观结构组织十分敏感。因此，可以通过改变金属材料的微观结构组织以改善其力学性能。20世纪50年代，研究人员提出了Hall-Petch关系，即减少晶粒尺寸可以提高金属材料的强度(Hall E O.The Deformation and Ageing of Mild Steel:III Discussionof Results[J].Proceedings of the Physical Society Section B,1951,64(9):747；Petch N J.The cleavage strength of polycrystals[J].Journal of the Iron andSteel Institute,1953,174(12):25-28)。依据Hall-Petch关系，制备出晶粒大小为纳米级或亚微米级尺度的均质微观结构组织以获得高强度的金属材料。虽然，这种均质纳米或亚微米金属的强度得到了极大的提高，但是它们的塑性也大大地降低了(Nieman G W,etal.Mechanical behavior of nanocrystalline metals[J].NanoStructured Materials,1992,1(2):185-190；Pachla W,et al.M.Nanocrystalline titanium produced byhydrostatic extrusion[J].Journal of Materials Processing Technology,2008,205(3):173-182)。