專利名稱：高速塑性剪切變形使金屬表面組織納米化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速塑性剪切變形使金屬表面組織納米化方法。屬于金屬材料加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬材料經(jīng)過塑性變形使內(nèi)部組織發(fā)生變化，并儲存變形能，再經(jīng)過熱激活(熱處理)作用使組織再結(jié)晶。再結(jié)晶過程中，控制晶粒長大因素，達(dá)到晶粒組織細(xì)化的目的。傳統(tǒng)的形變熱處理細(xì)化晶粒組織的方法不能使金屬材料(非超塑性材料)一次塑性變形超過1000％，并使晶粒達(dá)到納米化。然而，金屬材料組織納米化是追求的目標(biāo)，一旦金屬材料組織達(dá)到納米化，它將具有一系列特殊的物理力學(xué)性能，并能得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高速塑性剪切變形使金屬材料表面組織納米化的方法。該方法加工容易，表面組織納米化層可達(dá)10～40μm，晶粒平均直徑小于100nm。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)的。采用普通車床將金屬塊切削寬度為3-10mm的圓盤，然后對圓盤實施高速切削制成金屬帶，在該金屬帶的表面組織形成納米化層的方法，其特征在于對圓盤實施正交切削，切削速度大于2m/s，剪切應(yīng)變速率大于103/s，進(jìn)刀量為0.2-0.5mm。
本發(fā)明方法加工容易，金屬表面組織納米層可達(dá)10-40μm，晶粒平均直徑達(dá)100nm以下。


圖1為實現(xiàn)本發(fā)明正交切削裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明獲得金屬條帶的簡化模型圖。
圖3為本發(fā)明制造的金屬條帶金相照片。
圖4為本發(fā)明制得的金屬表面組織納米化層的電鏡照片。
圖5為基體組織的電鏡照片。
圖中1為記錄儀，2為傳感器，3為刀架，4為頂尖，5為工件，6為卡盤，7為刀具。
具體實施例方式
實施例本發(fā)明實施時選用的金屬材料為高強(qiáng)低合金鋼30CrNi3Mo，其化學(xué)成分為C0.30，Cr1.03，Ni3.00，Mo0.46，V0.13，Si0.24，Mn0.40；其硬度41HRc；屈服強(qiáng)度(σ0.2)1190MPa；延伸率(δ)19％；斷面收縮率(Ψ)60％；金屬條帶的寬度3.5mm，厚度0.215mm；附圖3為所獲得金屬條帶側(cè)面金相照片。當(dāng)切削速度為5m/s時，條帶底邊10μm范圍內(nèi)材料經(jīng)歷的應(yīng)變?yōu)?700％，應(yīng)變速率為4×106/s。采用透射電子顯微鏡對該層組織進(jìn)行觀察結(jié)果表明，晶粒直徑小于100nm，組織已經(jīng)納米化。附圖4為透射電子顯微鏡觀察到的納米組織照片。利用X射線衍射譜線寬化分析的方法測定表面層晶粒直徑為82nm。
權(quán)利要求
1.一種高速塑性剪切變形使金屬表面組織納米化方法，該方法采用普通車床將金屬塊切削寬度為3-10mm的圓盤，然后對圓盤實施高速切削制成金屬帶，在該金屬帶的表面組織形成納米化層，其特征在于對圓盤實施正交切削，切削速度大于2m/s，剪切應(yīng)變速率大于103/s，進(jìn)刀量為0.2-0.5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速塑性剪切變形使金屬表面組織納米化方法。該方法采用普通車床將金屬塊切削寬度為3－10mm的圓盤,然后對圓盤實施高速切削制成金屬帶,在該金屬帶的表面組織形成納米化層,其特征在于:對圓盤實施正交切削,切削速度大于2m/s,剪切應(yīng)變速率大于10
文檔編號C22F1/00GK1377987SQ0210040
公開日2002年11月6日 申請日期2002年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月24日
發(fā)明者李強(qiáng) 申請人:天津大學(xué)