一种金属材料韧化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种金属材料韧化处理方法，包括如下步骤：将金属材料表面进行打磨、抛光、清洗以及干燥预处理；通过高功率激光束、电子束或离子束对完成预处理的金属材料进行选区强韧化处理，在基体材料表面获得异质异构型增强相；将完成选区强韧化处理的金属材料表面进行渗硼处理；将渗硼后的金属材料表面进行磁场渗氮处理；将磁场渗氮后的表面再进行低能激光喷丸处理；将低能激光喷丸处理后的表面再次进行磁场淬火，获得平整的高强韧表面。本发明专利技术可以显著提高金属材料表面的强韧性，延长其使用寿命，满足实际应用的需求。

A method of toughening metal materials

【技术实现步骤摘要】
一种金属材料韧化处理方法
本专利技术属于金属材料处理方法
，涉及一种金属材料韧化处理方法。
技术介绍
金属零部件的失效往往源于其表面，如腐蚀、磨损、疲劳等破坏都是从表面开始或在表面发生。因此，提高表面性能成为防止零部件失效、延长其使用寿命的重要方法。表面改性技术是提高材料表面性能的有效手段，其通过改善材料表面的成分和微观组织来达到提高其表面性能的目的。目前，应用的较多的表面改性技术有激光表面改性、渗氮、渗碳、喷涂、气相沉积等方法，但是这些方法通常使材料表面强度和塑韧性呈现出此消彼长的趋势，不能获得强度与塑韧性的良好匹配。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种金属材料韧化处理方法，通过金属材料表面改性，使其强韧性提高。本专利技术所采用的技术方案是，一种金属材料韧化处理方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，待处理金属材料进行预处理：将待处理金属材料表面进行打磨、抛光、清洗以及干燥；步骤2，通过高功率激光束、电子束或离子束对完成预处理的金属材料进行选区强韧化处理，在基体材料表面获得异质异构型增强相；步骤3，将经步骤2完成选区强韧化处理的金属材料表面进行渗硼处理；步骤4，将经步骤3渗硼后的金属材料表面进行磁场渗氮处理；步骤5，将经步骤4磁场渗氮后的表面再进行低能激光喷丸处理；步骤6，将经步骤5低能激光喷丸处理后的表面再次进行磁场淬火，获得平整的具有高强韧表面的金属材料。本专利技术的还在于，金属材料为钢铁材料或者有色金属材料。步骤2中的增强相在基体上成线条状或颗粒状，其分布区域根据性能要求和加工要求预先规划得到。步骤3具体按照如下步骤实施：步骤3.1，按以下质量百分比称取各原料：碳化硼25～45％，Ti2AlC24～8％，氯化铈0.4～0.6％，二氧化硅0.3～0.7％，其余为水；步骤3.2，将步骤1中称取的原料以及步骤2所得的完成选区强韧化处理的金属材料置于渗罐内，密封渗罐，然后将渗罐放入螺线管内，通过交流电加热，温度控制在250-320℃，渗罐内压强为3MPa，保温24小时，冷却至室温，取出。步骤4的磁场渗氮的磁场强度为0.1-15T。步骤6中的磁场淬火的磁场强度为1-15T，淬火介质为水、冰水或液氮。有色金属材料包括铝合金、钛合金。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过选区强韧化的工艺方法使得基体材料中局部区域发生成分、组织结构及性能的变化，原位转变成为金属基复合材料中的增强，从而实现了金属材料的组织强度、耐磨性能以及韧性的增强，且选区强韧化处理工艺可以采用激光束、电子束、离子束的方式进行，实现了基材金属的组织结构与性能变化的可控化。协同渗硼处理、磁场渗氮与磁场淬火相结合的复合方法制备了高强韧的金属材料表面，通过渗硼处理实现了材料的细化处理，从而进一步提高了材料的韧性；磁场渗氮中施加的磁场有效降低了渗氮层的脆性，再经磁场淬火可以进一步强韧化表面渗氮层，最后通过低能激光喷丸改善材料表面质量，经磁场淬火后再次强韧化表面性能，最终获得表面晶粒细小、渗氮层较深、淬火变形小的高强韧表面。此工艺过程简单，易操作，效率高，适合于大规模批量化生产。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种金属材料韧化处理方法，其中，金属材料为钢铁材料以及包括铝合金、钛合金在内的有色金属材料，具体按照以下步骤实施：步骤1，待处理金属材料进行预处理：将待处理金属材料表面进行打磨、抛光、清洗以及干燥；步骤2，通过高功率激光束、电子束或离子束对完成预处理的金属材料进行选区强韧化处理，在基体材料表面获得异质异构型增强相；其中，增强相在基体上成线条状或颗粒状或其他形状，其分布区域根据性能要求和加工要求预先规划得到步骤3，将经步骤2完成选区强韧化处理的金属材料表面进行渗硼处理，具体按照如下步骤实施：步骤3.1，按以下质量百分比称取各原料：碳化硼25～45％，Ti2AlC24～8％，氯化铈0.4～0.6％，二氧化硅0.3～0.7％，其余为水；步骤3.2，将步骤1中称取的原料以及步骤2所得的完成选区强韧化处理的金属材料置于渗罐内，密封渗罐，然后将渗罐放入螺线管内，通过交流电加热，温度控制在250-320℃，渗罐内压强为3MPa，保温24小时，冷却至室温，取出；步骤4，将经步骤3渗硼后的金属材料表面进行磁场渗氮处理，磁场强度为0.1-15T；步骤5，将经步骤4磁场渗氮后的表面再进行低能激光喷丸处理；步骤6，将经步骤5低能激光喷丸处理后的表面再次进行磁场淬火，磁场强度为1-15T，淬火介质为水、冰水或液氮，获得平整的具有高强韧表面的金属材料。实施例1一种金属材料韧化处理方法，包括如下步骤：步骤1、将钢铁材料表面进行打磨、抛光、清洗以及干燥预处理；步骤2、通过高功率激光束对完成预处理的钢铁材料进行选区强韧化处理，在基体材料表面获得异质异构型增强相；增强相在基体上成线条状，颗粒状或者其它状态，其分布区域根据性能要求和加工要求预先规划得到；步骤3、将完成选区强韧化处理的钢铁材料表面进行渗硼处理；具体包括如下步骤：步骤3.1、按以下质量百分比称取各原料：碳化硼25～45％，Ti2AlC24～8％，氯化铈0.4～0.6％，二氧化硅0.3～0.7％，其余为水；步骤3.2、将称取的原料以及步骤2所得的材料置于渗罐内，密封渗罐，然后将渗罐放入螺线管内，通过交流电加热，温度控制在250-320度，渗罐内压强为3MPa，保温24小时，冷却至室温，取出。步骤4、将渗硼后的钢铁材料表面进行磁场渗氮处理；磁场渗氮的磁场强度为0.9T；步骤5、将磁场渗氮后的表面再进行低能激光喷丸处理；步骤6、将低能激光喷丸处理后的表面再次进行磁场淬火，获得平整的高强韧表面；的磁场淬火的磁场强度为10T，淬火介质为水、冰水或液氮。经检测，在步骤1之前，钢铁材料片具有30Kg/mm2的抗拉强度，以及，经实施例1处理后，即步骤6之后，钢铁材料片具有40Kg/mm2的抗拉强度。实施例2一种金属材料韧化处理方法，包括如下步骤：步骤1、将铝合金材料表面进行打磨、抛光、清洗以及干燥预处理；步骤2、通过电子束或离子束对完成预处理的铝合金材料进行选区强韧化处理，在基体材料表面获得异质异构型增强相；增强相在基体上成线条状，颗粒状或者其它状态，其分布区域根据性能要求和加工要求预先规划得到；步骤3、将完成选区强韧化处理的铝合金材料表面进行渗硼处理；具体包括如下步骤：步骤3.1、按以下质量百分比称取各原料：碳化硼25～45％，Ti2AlC24～8％，氯化铈0.4～0.6％，二氧化硅0.3～0.7％，其余为水；步骤3.2、将称取的原料以及步骤2所得的材料置于渗罐内，密封渗罐，然后将渗罐放入螺线管内，通过交流电加热，温度控制在250-320度，渗罐内压强为3MPa，保温24小时，冷却至室温，取出。步骤4、将渗硼后的铝合金材料表面进行磁场渗氮处理；磁场渗氮的磁场强度为6T步骤5、将磁场渗氮后的表面再进行低能激光喷丸处理；步骤6、将低能激光喷丸处理后的表面再次进行磁场淬火，获得平整的高强韧表面；磁场淬火的磁场强度为8T，淬火介质为水、冰水或液氮。经检测，在步骤1之前，铝合金片具有315MPa的抗拉强度，以及，实施例2处理后的铝合金片具有385MPa的抗拉强度。实施例3一种金属材料韧化处理方法，包括如下步骤：步骤1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属材料韧化处理方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，待处理金属材料进行预处理：将待处理金属材料表面进行打磨、抛光、清洗以及干燥；步骤2，通过高功率激光束、电子束或离子束对完成预处理的金属材料进行选区强韧化处理，在基体材料表面获得异质异构型增强相；步骤3，将经步骤2完成选区强韧化处理的金属材料表面进行渗硼处理；步骤4，将经步骤3渗硼后的金属材料表面进行磁场渗氮处理；步骤5，将经步骤4磁场渗氮后的表面再进行低能激光喷丸处理；步骤6，将经步骤5低能激光喷丸处理后的表面再次进行磁场淬火，获得平整的具有高强韧表面的金属材料。

【技术特征摘要】
1.一种金属材料韧化处理方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，待处理金属材料进行预处理：将待处理金属材料表面进行打磨、抛光、清洗以及干燥；步骤2，通过高功率激光束、电子束或离子束对完成预处理的金属材料进行选区强韧化处理，在基体材料表面获得异质异构型增强相；步骤3，将经步骤2完成选区强韧化处理的金属材料表面进行渗硼处理；步骤4，将经步骤3渗硼后的金属材料表面进行磁场渗氮处理；步骤5，将经步骤4磁场渗氮后的表面再进行低能激光喷丸处理；步骤6，将经步骤5低能激光喷丸处理后的表面再次进行磁场淬火，获得平整的具有高强韧表面的金属材料。2.根据权利要求1所述的一种金属材料韧化处理方法，其特征在于，所述金属材料为钢铁材料或者有色金属材料。3.根据权利要求1所述的一种金属材料韧化处理方法，其特征在于，步骤2中所述的增强相在基体上成线条状或颗粒状，其分布区域根据性能要求和加工要求预先规划得到。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽，
申请(专利权)人：西安航空职业技术学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61