(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利说明书(10)申请公布号CN102643966A(43)申请公布日2012-08-22(21)申请号CN2.5(22)申请日2012-04-10(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人斯晓陶乃镕卢柯(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.CIC21D7/04(2006.01)权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称一种在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的方法(57)摘要本发明涉及在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的表面处理方法，解决现存技术中存在的被处理材料表面粗糙度较大、表面光洁度不好、工件表面难以形成纳米晶体结构等问题。采用球形处理刀具在旋转的轴类金属材料表明上进行滚动，同时球形处理刀具沿工件轴向运动，在材料表层产生塑性变形，使工件材料表层晶粒发生晶粒细化而形成梯度纳米组织，其变形层的深度达到100-300微米，工件材料表层晶粒尺寸由表面至内部依次为纳米尺寸晶粒、亚微米尺寸晶粒、变形晶粒及初始晶粒组织。本发明加工方法通过改善材料表层的微观结构提高材料整体的力学性能，来提升材料的常规使用的寿命。本发明加工方法投资少、简单易操作方便。法律状态法律状态公告日法律状态信息法律状态2012-08-22公开公开2012-08-22公开公开权利要求说明书【一种在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的方法】的权利说明书内容是......请下载后查看说明书【一种在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的方法】技术领域本发明涉及在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的表面处理技术，特别提供了在材料表层产生塑性变形的加工方法，使材料表层晶粒尺寸由表面至内部依次为纳米尺寸晶粒、亚微米尺寸晶粒、变形晶粒及初始晶粒组织。背景技术目前，在轴类金属材料表明产生梯度结构的方法主要有：①表面机械研磨处理方法表面机械研磨处理方法是通过高速运动的弹丸撞击被处理材料表面，在材料表层产生强烈的塑性变形，引入大量的缺陷，如位错、孪晶、剪切带等，当位错密度足够大时发生位错湮灭、重组，形成纳米尺寸晶粒，晶粒尺寸沿厚度方向呈逐渐增大的梯度结构。优点：材料整体疲劳性能提高，纳米结构表层具有较高扩散能力，有利于低温渗氮等化学处理。缺点：被处理材料表面粗糙度较大。②滚压方法滚压方法的实施主体是滚压刀具，它是一种压力光整加工，是利用金属在常温状态的冷塑性特点，通过滚压刀具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，而达到提高工件表面光洁度。由于被滚压的表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成致密的纤维状，并形成残余应力层，硬度和强度提高，从而改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性，滚压是一种无切削的塑性加工方法。优点：工件表面粗糙度降低，提高表面硬度，提高疲劳性能，减少磨损，延长常规使用的寿命。缺点：滚压技术的优点是使工件的表面光洁度提高，至于提高表面硬度及疲劳性能是有限度的，因为滚压技术是不可能使工件表明产生纳米晶体结构，甚至不能形成亚微米结构。根据Hall-Petch关系，金属材料的强度随晶粒尺寸减小而增大，所以滚压技术对提高工件的表面硬度是有限的。③表面机械碾压方法表面机械碾压方法是通过刀具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流变而使组织发生晶粒细化，来提升工件表面的强度和耐磨性。优点：可以使被加工工件的表明产生纳米梯度组织，表面光洁度比表面机械研磨处理方法要好，加工后的屈服强度和疲劳性能比加工前有大幅度的提高。缺点：加工后工件的表面光洁度还是不够好。发明内容本发明目的是提供一种利用硬质合金球在轴类金属材料表层通过塑性变形从而形成纳米梯度组织的表面处理方法，解决现存技术中存在的被处理材料表面粗糙度较大、表面光洁度不好、工件表面难以形成纳米晶体结构等问题。本发明的技术方案是：一种在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的方法，采用球形处理刀具在旋转的轴类金属......完整内容请下载后查看

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