[实用新型]一种合金表面快速纳米化的装置

说明书

本实用新型具体涉及一种合金表面快速纳米化的装置，属于喷丸机设备技术领域，所要解决的技术问题是提供一种将合金块体零部件表面的组织快速纳米化的装置，采用的技术方案为：样品固定于喷丸机的样品台上，反应仓的上端设置有排气管，反应仓的一侧壁上设置有氢气进口和氩气进口，真空管的一端与反应仓连通，真空管的另一端与抽真空设备连通，反应仓的内壁上还固定有加热管、冷却水管、压力计和温度计；本实用新型将喷丸机结构进行改造，将喷丸技术与氢化‑脱氢(HDDR)技术结合，通过喷丸轰击产生的应力累积，有效降低HDDR所需的较高的氢气压力，减少氢气的用量，降低安全隐患。

技术领域

本实用新型属于喷丸机设备技术领域，具体涉及一种合金表面快速纳米化的装置。

背景技术

喷丸机可以高速运动的弹丸流对合金表面进行冲击而使表面产生塑性循环应变层，由此导致该层的显微组织发生有利的变化并使表层引入残余压应力场，表层的显微组织和残余压应力场是提高零件的疲劳断裂和应力腐蚀断裂抗力的两个强化因素，其结果使零件的可靠性和耐久性获得提高，飞机、机车、汽轮机等机械中的一些重要零部件，如弹簧、轴、齿轮、连杆、叶片、轮毂等承受循环交变载荷，容易发生疲劳断裂失效，喷丸强化工艺是提高机器零部件疲劳寿命最为有效的手段之一，这样可以扩展合金的应用范围，但是，现有的喷丸机对合金块状零部件进行处理时，并不能将零部件有效的纳米化，仅仅可以实现合金组织的亚微米化，晶粒的平均尺寸约为200nm，且纳米层较薄，平均厚度约为20μm，其性能满足不了产品的应用要求。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种将合金块体零部件表面的组织快速纳米化的装置，不仅将晶粒粒径有效的纳米化，还可以有效提高纳米层的厚度，提高合金的比刚度、比强度和耐蚀性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种合金表面快速纳米化的装置，包括：氢气进口、氩气进口、喷丸机、排气管、真空管、加热管和冷却水管，样品固定于所述喷丸机的样品台上，所述喷丸机的出丸口朝向所述样品，所述出丸口与所述喷丸机反应仓的内壁固定，所述反应仓的上端设置有所述排气管，所述排气管用于排出所述反应仓内的气体，所述反应仓的一侧壁上设置有氢气进口和氩气进口，所述氢气进口的进气端与反应仓外侧的氢气源连通，所述氩气进口的进气端与反应仓外侧的氩气源连通，所述真空管的一端与反应仓连通，所述真空管的另一端与抽真空设备连通，所述反应仓的内壁上还固定有加热管，所述加热管用于加热所述反应仓，所述反应仓的内壁上还固定有蛇形的所述冷却水管，所述冷却水管用于冷却反应仓的炉壁及所述反应仓内的气体，所述反应仓内还固定有压力计和温度计。

合金表面快速纳米化的装置还包括：氮气进气管，所述氮气进气管贯穿反应仓的仓壁，所述氮气进气管的出口端设置于所述样品台下方，所述氮气进气管的出口端与所述反应仓内壁固定，所述氮气进气管的另一端与液氮源连通。

所述真空管包括：低真空管和高真空管，所述低真空管的一端与所述反应仓连通，所述低真空管的另一端与罗茨旋片式真空泵连通，所述高真空管的一端与所述反应仓连通，所述高真空管的另一端与扩散泵连通，所述低真空管和高真空管上分别设置有低真空阀和高真空阀。

所述喷丸机包括：仓盖、视窗、碎屑出口和电机，所述仓盖用于取放样品，所述视窗固定于所述喷丸机的一侧壁上，所述视窗用于观察所述反应仓内的情况，所述反应仓的下方设置有碎屑出口，所述碎屑出口用于排出反应处理过程中产生的碎屑，所述电机固定于所述喷丸机的上端，所述电机的输出轴与样品台底部连接，所述电机用于驱动样品台转动。

一种合金表面快速纳米化的方法，包括以下步骤：

1)将合金块体样品固定在反应仓的样品台上，封闭仓盖；

2)喷丸及氢化-歧化(HD)处理：将氢气和氩气按照1:3～1:6的流速比例向反应仓进行配气，反应仓的压力为1～6MPa、温度为445～455℃条件下，将合金块体样品进行喷丸及氢化-歧化处理；