The invention discloses a method for preparing sheet gradient nanocrystals by pulsating impact and multi-directional rotary rolling. The method is characterized in that the surface of the sheet metal is impacted by high-frequency pulsating impact through a high-strength steel impact needle, and the impacted sheet metal is rolled by fast multi-directional rotary rolling. As a result, the surface of the sheet metal undergoes severe plastic deformation and induces its own nanocrystallization, so as to prepare gradient nanocrystals. The invention has the advantages of: (1) short surface nano-processing period, pulsating impact and multi-directional rotary rolling simultaneously, greatly reducing the operation period of first impact and then rolling. (2) The effect of surface nanocrystallization is more remarkable. Under the synergistic action of impact load and extrusion load, the cumulative plastic deformation of metal surface is increased, and the dynamic plastic flow of material surface is enhanced effectively. (3) The surface roughness of the material is reduced. Under the action of multi-directional rotary rolling, the plastic flow of the material fills the convex part of the material surface into the concave part.
【技术实现步骤摘要】
一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备板材梯度纳米晶的方法
本专利技术属于金属材料表面强化与改性
,具体为一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备板材梯度纳米晶的方法。
技术介绍
在服役环境下,金属材料的失效大多源于其表面,材料的疲劳、腐蚀和磨损都对其表面组织结构和性能十分敏感。近年来的研究发现,表面纳米化技术能够在金属材料表层制备出一定厚度的梯度纳米结构层,有效改善了材料的整体力学性能和使役行为。表面纳米化技术是材料表面改性技术的一种,即采用各种物理化学方法促使金属材料表面产生纳米量级的晶粒层,在不影响基体性能的情况下极大提高材料表面性能的技术。表面纳米化技术是表面工程的重要分支,是先进制造业发展的基石,因此在学术界和工程上都受到广泛地关注和重视。目前,实现金属材料表面纳米化的途径主要有三种:表面涂层或沉积纳米化、表面自身纳米化以及混合纳米化。表层涂层或沉积纳米化是将已制备完成的纳米尺度的颗粒固结在金属材料表面,形成一个与基体结构成分相同或者不同的表层,常用的方法有CVD、PVD、溅射、电镀及电解沉积等。这种方法的缺点是存在纳米表层与基体结合不紧密的问题。表面自纳米化分为非平衡热力学法和表面机械加工处理法,两种方法的共同点都是采用非平衡处理方法增加金属材料表面的自由能,使表面粗晶组织逐渐细化至纳米量级,而材料内部仍保持为粗晶组织,进而使晶粒组织尺寸沿材料深度方向呈梯度变化。其中,非平衡热力学法有电子束照射处理法、爆炸结合激光表面处理法等;表面机械加工法有表面机械研磨处理法(SMAT)、超声喷丸法(USSP)、高能喷丸法(HESP)、快速多向旋转滚压法(FMRR) ...
【技术保护点】
1.一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备板材梯度纳米晶的方法,其特征在于:该方法通过高强度钢制的撞针以高频脉动式的冲击方式冲击金属板材表面,同时采用快速多向旋转滚压方式对冲击后的板材表面进行滚压处理,致使板材表层发生剧烈的塑性变形,诱导其表面自身纳米化,从而制备出梯度纳米晶。
【技术特征摘要】
1.一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备板材梯度纳米晶的方法,其特征在于:该方法通过高强度钢制的撞针以高频脉动式的冲击方式冲击金属板材表面,同时采用快速多向旋转滚压方式对冲击后的板材表面进行滚压处理,致使板材表层发生剧烈的塑性变形,诱导其表面自身纳米化,从而制备出梯度纳米晶。2.根据权利要求1所述的一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备板材梯度纳米晶的方法,其特征在于:所述高强度钢制的撞针具有高强度和高硬度,在冲击金属板材表面过程中几乎不发生变形。3.根据权利要求1所述的一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备板材梯度纳米晶的方法,其特征在于:所述金属板材为纯金属或合金材料。4.根据权利要求1所述的一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备板材梯度纳米晶的方法,其特征在于:所述撞针的脉动冲击频率f与板材的移动速率vb和撞针直径d相关,f>vb/d。5.根据权利要求1所述的一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备板材梯度纳米晶的方法,其特征在于:所述旋转滚压的速率vr(单位:转/秒)与撞针的脉动冲击频率f和滚珠的个数m有关,vr>f/m。6.根据权利要求1所述的一种脉动冲击协同多向旋转滚压制备...
【专利技术属性】
技术研发人员:王成,栾振辉,伍广,李雪斌,来永斌,周毅钧,李坤,王龙,
申请(专利权)人:安徽理工大学,
类型:发明
国别省市:安徽,34
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