金属材料的加工方法和金属材料技术

本发明专利技术提供了一种金属材料的加工方法和金属材料。金属材料的加工方法包括：对金属材料的表面进行机械处理，使金属材料的表面形成梯度纳米晶结构；其中，梯度纳米晶结构的结构单元尺寸自靠近表面的一端向远离表面的一端逐渐减小。本发明专利技术能够有效提高金属材料的空蚀抗性。抗性。抗性。

【技术实现步骤摘要】
金属材料的加工方法和金属材料


[0001]本专利技术涉及材料加工的
，具体而言，涉及一种金属材料的加工方法和一种金属材料。

技术介绍

[0002]金属材料在诸多领域得到了广泛地应用。其中，在一些特殊环境或特殊应用场景中，金属材料容易出现空蚀(Cavitation Erosion)的现象。空蚀会对金属材料的表面造成破坏，影响金属材料的机械强度和使用寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决上述技术问题的至少之一。
[0004]为此，本专利技术的第一目的在于提供一种金属材料的加工方法。
[0005]本专利技术的第二目的在于提供一种金属材料。
[0006]为实现本专利技术的第一目的，本专利技术的实施例提供了一种金属材料的加工方法，包括：对金属材料的表面进行机械处理，使金属材料的表面形成梯度纳米晶结构；其中，机械处理使金属材料的表面形成被处理面，梯度纳米晶结构的结构单元尺寸自被处理面由外向内地逐渐增大。
[0007]本技术方案通过机械处理，在金属材料表面生成一层梯度纳米晶结构。梯度纳米晶结构可有效抑制疲劳裂纹的萌生。当金属材料表面受到冲击时，梯度纳米晶结构使得同样的形变量可能在更多的晶粒中发生，产生较为均匀的变形，而不致造成因局部应力集中而引起裂纹过早的萌生和发展。并且，梯度纳米晶结构在循环载荷作用下，外部顶层的细晶结构由于其高强度的特性，可有效抑制疲劳裂纹的萌生。因此，本专利技术实施例显著提高了金属材料的空蚀抗性，提高金属材料的力学性能、机械强度和使用寿命。<br/>[0008]另外，本专利技术上述实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
[0009]上述技术方案中，在执行对金属材料进行机械处理之后，加工方法还包括：对金属材料进行清洗处理。
[0010]清洗处理可去除机械处理导致金属材料表面存在或出现的杂质，以进一步保证金属材料的力学性能、机械强度和使用寿命。
[0011]上述任一技术方案中，在执行对金属材料进行机械处理之后，加工方法还包括：对金属材料进行抛光处理。
[0012]在对金属材料进行机械处理之后，机械处理不可避免地导致金属材料表面的粗糙度增加。金属材料的粗糙表面上会存在针孔和微裂纹等微观缺陷。上述微观缺陷会诱发或导致空蚀坑的生成。空蚀坑的生成对材料的抗空蚀性能起到消极影响。因此，为了进一步提高金属材料抵御空蚀的能力，本技术方案在机械处理之后对金属材料进行抛光处理，提高金属材料的抗空蚀性。
[0013]上述任一技术方案中，抛光处理包括以下之一或其组合：化学抛光处理、机械抛光
处理、超声波抛光处理、流体抛光处理、磁研抛光处理。
[0014]上述抛光处理能够将金属材料的表面粗糙度降低至纳米量级，以提高金属材料的抗空蚀性。
[0015]上述任一技术方案中，在执行对金属材料进行抛光处理之后，加工方法还包括：对金属材料进行清洗处理。
[0016]清洗处理可去除机械处理导致金属材料表面存在或出现的杂质，以进一步保证金属材料的力学性能、机械强度和使用寿命。
[0017]上述任一技术方案中，机械处理包括以下之一或其组合：表面压入处理、表面碾磨处理、表面碾压处理、搅拌摩擦处理、轧制处理。
[0018]上述处理方式可使得金属材料的表面出现剧烈塑性变形，在金属材料的表面生成一层顶部表面组织为细晶结构，内部芯层的组织为粗晶结构的梯度纳米晶结构。
[0019]上述任一技术方案中，对金属材料的表面进行机械处理，具体包括：对金属材料的表面进行搅拌摩擦处理；搅拌摩擦处理的转速为800转/分钟至1200转/分钟，搅拌摩擦处理的横转速度为25毫米/分钟至45毫米/分钟。
[0020]上述工艺参数能够保证金属材料的表面生成粒度分布均匀、性质均一的梯度纳米晶结构。
[0021]上述任一技术方案中，对金属材料的表面进行机械处理，具体包括：对金属材料的表面进行电脉冲辅助超声波轧制处理；电脉冲辅助超声波轧制处理的转速为500转/分钟至1000转/分钟，电脉冲辅助超声波轧制处理的频率300赫兹至400赫兹，电脉冲辅助超声波轧制处理的施加电压为10伏特至25伏特，电脉冲辅助超声波轧制处理的均方根电流在10安培至50安培。
[0022]采用上述工艺参数的电脉冲辅助超声波轧制处理的处理方式能够进一步保证金属材料具有优异的空蚀抗性。
[0023]为实现本专利技术的第二目的，本专利技术的实施例提供了一种金属材料，金属材料采用如上述任一技术方案的金属材料的加工方法获得。
[0024]本技术方案的金属材料采用如上述任一技术方案的金属材料的加工方法获得，其具有如上述任一技术方案的金属材料的加工方法的全部有益效果，在此不再赘述。
[0025]上述技术方案中，金属材料包括：梯度纳米晶结构，梯度纳米晶结构形成于金属材料的表面，其中，机械处理使金属材料的表面形成被处理面，梯度纳米晶结构的结构单元尺寸自被处理面由外向内地逐渐增大。
[0026]梯度纳米晶结构显著提高了金属材料的空蚀抗性，提高金属材料的力学性能、机械强度和使用寿命。
[0027]上述任一技术方案中，梯度纳米晶结构的结构单元尺寸包括：梯度纳米晶结构的晶粒尺寸；和/或梯度纳米晶结构的层片厚度尺寸。
[0028]晶粒尺寸或层片厚度尺寸逐步变化的梯度纳米晶结构使得金属材料在受到冲击时产生较为均匀的变形，避免微裂纹的萌生和发展。
[0029]上述任一技术方案中，梯度纳米晶结构包括以下至少之一或其组合：孪晶形态的梯度纳米晶结构、错位形态的梯度纳米晶结构、层片结构的梯度纳米晶结构、柱状结构的梯度纳米晶结构。
[0030]上述结构使得金属材料的表面在微观尺度下的形貌呈现梯度变化，并赋予金属材料更加优异的力学性能。
[0031]上述任一技术方案中，梯度纳米晶结构的硬度自靠近表面的一端向远离表面的一端逐渐减小。
[0032]上述任一技术方案中，梯度纳米晶结构的晶粒尺寸范围为13纳米至40纳米；和/或梯度纳米晶结构的厚度范围为150微米至450微米；和/或梯度纳米晶结构的维氏硬度范围为300千克力/平方毫米至700千克力/平方毫米。
[0033]梯度纳米晶结构的硬度变化、梯度纳米晶结构的晶粒尺寸范围、度纳米晶结构的厚度范围、梯度纳米晶结构的维氏硬度范围等特性或属性由本专利技术实施例的加工方法点决定。本专利技术实施例的加工方法可有效提高金属材料的硬度，使得金属材料的表面形成粒度分布均匀。厚度合理的梯度纳米晶结构。
[0034]上述任一技术方案中，金属材料的材质包括以下至少之一或其组合：钢、铁、镍、钴、金、银、铜、铝、钛、镁。
[0035]本技术方案的加工方法适用于对各种金属材料的加工处理，能够普遍地提高各种金属材料的空蚀抗性。
[0036]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0037]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料的加工方法，其特征在于，包括：对所述金属材料的表面进行机械处理，使所述金属材料的表面形成梯度纳米晶结构；其中，所述机械处理使所述金属材料的表面形成被处理面，所述梯度纳米晶结构的结构单元尺寸自所述被处理面由外向内地逐渐增大。2.根据权利要求1所述的金属材料的加工方法，其特征在于，在执行所述对所述金属材料进行机械处理之后，所述加工方法还包括：对所述金属材料进行清洗处理。3.根据权利要求1所述的金属材料的加工方法，其特征在于，在执行所述对所述金属材料进行机械处理之后，所述加工方法还包括：对所述金属材料进行抛光处理。4.根据权利要求3所述的金属材料的加工方法，其特征在于，所述抛光处理包括以下之一或其组合：化学抛光处理、机械抛光处理、超声波抛光处理、流体抛光处理、磁研抛光处理。5.根据权利要求3所述的金属材料的加工方法，其特征在于，在执行所述对所述金属材料进行抛光处理之后，所述加工方法还包括：对所述金属材料进行清洗处理。6.根据权利要求1至5中任一项所述的金属材料的加工方法，其特征在于，所述机械处理包括以下之一或其组合：表面压入处理、表面碾磨处理、表面碾压处理、搅拌摩擦处理、轧制处理。7.根据权利要求1至5中任一项所述的金属材料的加工方法，其特征在于，所述对所述金属材料的表面进行机械处理，具体包括：对所述金属材料的表面进行搅拌摩擦处理；所述搅拌摩擦处理的转速为800转/分钟至1200转/分钟，所述搅拌摩擦处理的横转速度为25毫米/分钟至45毫米/分钟。8.根据权利要求1至5中任一项所述的金属材料的加工方法，其特征在于，所述对所述金属材料的表面进行机械处理，具体包括：对所述金属材料的表面进行电脉冲辅助超声波轧制处理；所述电脉冲辅助超声波...

【专利技术属性】
技术研发人员：付天琳，安楠楠，王康，陈飞帆，
申请(专利权)人：广东美的生活电器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：