[发明专利]一种提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺

说明书

本发明公开了一种提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺，其特征在于，对铀材料进行表面机械加工后再采用滚压压头对其表面进行超声滚压加工，其中，在每遍超声滚压加工过程中控制铀材料保持旋转，合理匹配滚压加工工艺参数，控制滚压压头沿着铀材料的侧面轴向和/或端面法向移动且在压力控制下始终保持与铀材料的接触。本发明提供一种专门适应于铀材料的表面超声滚压处理工艺，该工艺可减弱滚压过程中造成的初始氧化，改善零件表面粗糙度，在材料表面形成一层特定的变质层并提高铀材料的抗腐蚀性能。

技术领域

本发明属于金属材料机械加工的技术领域，更具体地讲，涉及一种提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺。

背景技术

铀是一种化学性质极为活泼的金属，易遭受环境中介质的化学、电化学作用而发生腐蚀形成多种腐蚀产物，从而影响其物化和核性能。

表面滚压处理可调控铀材料的表层组织结构，进而使其腐蚀行为发生改变。但在铀材料滚压过程中，由于滚压时输入很高的能量，会造成一定程度的初始氧化，且滚压后材料的晶粒度、织构、残余应力状态、表面形貌等都会发生很大变化，多因素耦合在一起，对铀材料腐蚀的影响是复杂的，若调控不当会加速铀材料的腐蚀速度，造成更为严重的经济损失。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种专门适应于铀材料的表面超声滚压处理工艺，该工艺可减弱滚压过程中造成的初始氧化，改善零件表面粗糙度，在材料表面形成一层特定的变质层并提高铀材料的抗腐蚀性能。

本发明提供了一种提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺，对铀材料进行表面机械加工后再采用滚压压头对铀材料表面进行若干遍的超声滚压加工，其中，在每遍超声滚压加工过程中控制铀材料保持旋转，控制滚压压头沿着铀材料的侧面轴向和/或端面法向移动且始终保持与铀材料的接触。

根据本发明提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺的一个实施例，所述铀材料为金属铀或铀合金，表面机械加工后的铀材料表面粗糙度在Ra1.6以下。

根据本发明提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺的一个实施例，所述滚压压头为硬度不低于60HRC、直径D为10～20mm的球形滚珠压头。

根据本发明提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺的一个实施例，所述超声滚压处理的输入超声频率f为20～40kHz且滚压压头输出端振幅A为3～10μm。

根据本发明提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺的一个实施例，所述超声滚压处理具体包括以下步骤：

a、将铀材料装卡在机床上，控制滚压压头的顶部与铀材料表面接触并保证滚压压头的中心与铀材料的轴线在同一高度；

b、开启机床使铀材料旋转，控制刀架位移使滚压压头压入铀材料表面ΔX并控制刀架和滚压压头沿着铀材料的轴向和/或法向进给，在滚压压头上保持压下力F使得滚压压头始终保持与铀材料的侧面和/或端面接触；

c、完成1遍超声滚压加工后移动刀架使滚压压头回到初始位置并保持压下量ΔX不变，重复若干遍超声滚压加工后完成表面超声滚压处理。

根据本发明提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺的一个实施例，所述铀材料的旋转速度V₁为20～100r/min，滚压压头的压下量ΔX为0.01～0.1mm，压下力F为200～1000N。

根据本发明提高铀材料耐蚀性能的表面超声滚压处理工艺的一个实施例，所述超声滚压加工过程中作用在滚压压头上的压下力F满足下式：

F＝(k₁×D)×(k₂×A)，