一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法技术

本发明专利技术属于表面纳米化加工技术领域，尤其是一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1样品表面处理：将样品放在机床上固定，进行车削加工，将样品的表面进行车削直至表面平整，然后再对该表面进行细磨处理降低表面的粗糙度；S2纳米梯度结构制备：S21在常温下运用电解的方法在纯铜试样表面制备多层纳米梯度结构，其中晶粒尺寸仅为30nm，在对其进行轧制，产品的延伸率扩大到了5100%，并且不产生加工硬化现象；S22对样品表面进行超声波滚压处理；S23高能离子注渗；S3样机装配测试。本发明专利技术具备优越的先进性、可靠性、安全性、环保节能且智能化程度高等优点，技术明显优于传统数控加工设备的各项技术指标。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法
本专利技术涉及表面纳米化加工
，尤其涉及一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法。
技术介绍
一、表面纳米化加工行业未来应用前景广阔。通常情况下，金属零件的失效多源于表面，随着工作过程的持续，长期处在潮湿空气或者水中的零件表面会出现腐蚀的情况；而做相对运动的两接触面之间会出现磨损的情况；工作在变应力条件下的零件会出现接触疲劳的情况，在这个基础上，产生了一门新的应用工程，即材料的表面工程，通过表面工程的处理来延长金属材料的使用寿命，提高各种机械性能。在对纳米技术研究的基础上，在普通的纳米材料中结合特定的处理技术，包括组合安装的方法、特种加工技术、强化处理等，最终形成了这样一种新的工程，我们称之为表面纳米工程，利用表面纳米化这一技术，可以对工程中使用的许多种材料进行处理，来给材料的表面赋予一层具有特殊性能的纳米层结构，来提高它们的整体性能。经过表面纳米化处理的金属材料相比于未经处理的金属材料，在各方面的性能优势非常明显，使用寿命也更长。具有纳米层结构的金属材料，实际已经拥有了纳米材料诸多特殊的性能，包括了高硬度、高塑性、良好的导热性、耐腐蚀等，这些性能涵盖了多数的多晶体材料的性能，尽管这层纳米层结构的厚度很有限，但是随着研究的深入，这并不是问题。近些年，随着表面纳米化逐渐的受关注，金属材料的表面纳米化在理论研究领域之中克服了诸多困难，已经取得了突破性进展，井且被广泛应用到了工程之中；在对实现表面纳米化处理方法的研究中，应用最为广泛的包括机械研磨处理、超声微粒轰击、摩擦法等几种方法。利用这些方法，已经在低碳钢、铜、316L不锈钢等材料的表面制备出了约10um-30um厚的纳米层，显著提高了材料的表面综合性能。二、国内外目前表面纳米化加工行业存在的瓶颈，导致该行业技术无法突破。目前国内外传统表面纳米化加工行业设备存在的主要瓶颈，涉及主要内容如下：1、传统加工设备，生产过程（包括研发、设计）中的每一个关键环节上的装备，很难实现智能化。2、传统加工设备，严重缺乏采用工业软件为代表的软装备，包括CAD/CAE/CAM/Pro/E/MES等这样的软件工具。没有软装备，就不可能有“数字化、网络化、智能化”。3、传统加工设备，不能实现生产过程的智能化，即不能实现把内部网、外部网连起来，不能变成一个智能物理系统（CPS）。本项目基于材料表面自身纳米化的原理，开发设计了通过基于智能控制系统的压电式往复加载复合大能量于金属材料表面的方法来对其进行表面纳米化数控加工的高端智能装备。在理论分析及设计的基础上，进行了样机设计，在样机加工装配完成后，对样机的性能进行型式测试，并对经过不同工艺参数的表面纳米化处理的工件试样进行了显微结构特征的观察分析实验，为表面纳米化的理论研究和新的基于智能控制系统的表面纳米化数控加工的高端智能装备的开发工作莫定了墓础。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法，包括如下步骤：S1样品表面处理：将样品放在机床上固定，进行车削加工，将样品的表面进行车削直至表面平整，然后再对该表面进行细磨处理降低表面的粗糙度；S2纳米梯度结构制备：S21在常温下运用电解的方法在纯铜试样表面制备多层纳米梯度结构，其中晶粒尺寸仅为30nm，在对其进行轧制，产品的延伸率扩大到了5100%，并且不产生加工硬化现象；S22对样品表面进行超声波滚压处理；S23高能离子注渗：将样品钻孔，利用铁丝穿过空洞将样品悬挂于注渗炉内；调节电压至600V使炉内温度保持在500-800℃，通过注渗炉向样品的表面进行注渗碳化钨，使得既可以达到很好的注渗效果，而且还可以不使得样品的晶粒粗大；保温时间24h。S3样机装配测试：将表面进行纳米梯度制备后的样品进行样机装配，在样机加工装配完成后，对样机的性能进行型式测试，并对经过不同工艺参数的表面纳米化处理的工件试样进行了显微结构特征的观察分析实验。优选的，所述步骤S1中车削加工采用金刚石刀具对所述旋转的圆柱形金属材料工件的表面进行车削加工的步骤中，所述金刚石刀具的轴向速度为5～10mm/min；所述金刚石刀具的长度为8～90mm；所述金刚石刀具的刀尖进入金属材料工件的加工深度为5～100μm。优选的，所述纳米梯度结构组织由表面至芯部依次为纳米孪晶、纳米晶、超细孪晶、超细晶、变形粗晶和初始粗晶；其中，所述纳米孪晶的厚度为10～200μm，所述纳米晶的厚度为20～1000μm，所述超细孪晶的厚度为40～1800μm，所述超细晶的厚度为50～2000μm，所述变形粗晶的厚度为80～3000μm。本专利技术中，所述一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法，本项目成功研制处首台基于智能控制系统的表面纳米化数控加工装备，该装备工艺先进，技术路线合理，具备优越的先进性、可靠性、安全性、环保节能且智能化程度高等优点，技术明显优于传统数控加工设备的各项技术指标，特别有利于基于智能控制系统的表面纳米化数控加工高端智能装备首台突破的实施。采用表面纳米化数控加工高端智能装备的工艺综合成本低，同时对表面纳米化数控加工高端智能装备的推广应用具有显著的社会效益，经济效益和环境效益。可带动表面纳米化数控加工行业的新发展，带动表面处理上下游行业,包括电镀及表面处理行业，五金行业，机加工行业，装备制造行业、注塑行业，化工、炼油行业的转型，对环保可持续具有重要意义。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法，包括如下步骤：S1样品表面处理：将样品放在机床上固定，进行车削加工，将样品的表面进行车削直至表面平整，然后再对该表面进行细磨处理降低表面的粗糙度；S2纳米梯度结构制备：S21在常温下运用电解的方法在纯铜试样表面制备多层纳米梯度结构，其中晶粒尺寸仅为30nm，在对其进行轧制，产品的延伸率扩大到了5100%，并且不产生加工硬化现象；S22对样品表面进行超声波滚压处理；S23高能离子注渗：将样品钻孔，利用铁丝穿过空洞将样品悬挂于注渗炉内；调节电压至600V使炉内温度保持在500-800℃，通过注渗炉向样品的表面进行注渗碳化钨，使得既可以达到很好的注渗效果，而且还可以不使得样品的晶粒粗大；保温时间24h。S3样机装配测试：将表面进行纳米梯度制备后的样品进行样机装配，在样机加工装配完成后，对样机的性能进行型式测试，并对经过不同工艺参数的表面纳米化处理的工件试样进行了显微结构特征的观察分析实验。本专利技术中，步骤S1中车削加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1样品表面处理：/n将样品放在机床上固定，进行车削加工，将样品的表面进行车削直至表面平整，然后再对该表面进行细磨处理降低表面的粗糙度；/nS2纳米梯度结构制备：/nS21在常温下运用电解的方法在纯铜试样表面制备多层纳米梯度结构，其中晶粒尺寸仅为30nm，在对其进行轧制，产品的延伸率扩大到了5100%，并且不产生加工硬化现象；/nS22对样品表面进行超声波滚压处理；/nS23高能离子注渗：/n将样品钻孔，利用铁丝穿过空洞将样品悬挂于注渗炉内；调节电压至600V使炉内温度保持在500-800℃，通过注渗炉向样品的表面进行注渗碳化钨，使得既可以达到很好的注渗效果，而且还可以不使得样品的晶粒粗大；保温时间24h；/nS3样机装配测试：/n将表面进行纳米梯度制备后的样品进行样机装配，在样机加工装配完成后，对样机的性能进行型式测试，并对经过不同工艺参数的表面纳米化处理的工件试样进行了显微结构特征的观察分析实验。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于高端智能终端装备纳米梯度结构制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1样品表面处理：
将样品放在机床上固定，进行车削加工，将样品的表面进行车削直至表面平整，然后再对该表面进行细磨处理降低表面的粗糙度；
S2纳米梯度结构制备：
S21在常温下运用电解的方法在纯铜试样表面制备多层纳米梯度结构，其中晶粒尺寸仅为30nm，在对其进行轧制，产品的延伸率扩大到了5100%，并且不产生加工硬化现象；
S22对样品表面进行超声波滚压处理；
S23高能离子注渗：
将样品钻孔，利用铁丝穿过空洞将样品悬挂于注渗炉内；调节电压至600V使炉内温度保持在500-800℃，通过注渗炉向样品的表面进行注渗碳化钨，使得既可以达到很好的注渗效果，而且还可以不使得样品的晶粒粗大；保温时间24h；
S3样机装配测试：
将表面进行纳米梯度制备后的样品进行样机装配，在样机加工装配完成后，对样机的性能进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，宋雯，郭洪斌，郭宇，
申请(专利权)人：上海叁健新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31