金属材料表面纳米化

(中国科学院金属研究所)

一、成果内容简介： 利用超音速微粒轰击技术，已经成功的在平板类、轴类、发动机的叶片等复杂工件上成功的实现了表面纳米化。该技术已申请国内专利和美国专利，是国际首创。下面是轴类旋转件上进行了SNC处理实验所得的数据。 二、主要技术指标： 已成功在ф50mm，长500mm多的奥氏体不锈钢管上和40Cr钢上分别获得了平均尺寸为14nm左右的纳米层，表层硬度提高2倍以上，硬化层深度200 μm。 三、金属表面纳米化技术的应用前景： 金属材料工件自身表面纳米化，赋予普通金属表层以特殊性能，如显著提高硬度和表层的压应力，利用这些特性可以应用下列方面。 (1) 提高金属结构件的抗磨损性能，延长工件的使用寿命。由于表面纳米化层硬度高，可以改善切削刀具、冲压模具以及各种转动轴或滑动部件的服役期。 (2) 改善焊接接头中包括焊缝、热影响区和基体材料组织不均匀性，提高焊接接头的性能。 (3) 加速渗碳、氮及渗金属过程或改善渗层质量。表面纳米层晶界密度，晶界作为易扩散快速传质的通道，因此金属工件预表面纳米化处理，可以降低渗制温度或缩短周期。若对渗层进行后表面纳米化处理，预期会改善其性能。 (4) 改善金属材料抗疲劳性能。已知，金属疲劳裂纹源于材料表面，而塑性变形表面纳米化层伴随着压应力，故可有效抑制裂纹萌生，同时内部粗晶组织又可减缓其扩展。 (5) 改善金属构件的应力腐蚀性能。金属构件的应力腐蚀是由于表层引入压应力造成的，而普通喷丸产生的压应力可显著改善金属材料应力腐蚀行为。 (6) 改善普通切削加工表面动摩擦的润滑性能或滑动件密封性能。由于普通切削加工表面存在犁沟，滑动密封性能降低或润滑剂流失；而超音速微粒轰击的金属表面为微坑结构，微坑直径小于轰击微粒直径（轰击微粒直径在50μm以下），故可以改善滑动密封面的磨损，如汽缸的活塞等。 四、应用前景及经济效益预测： 该专利技术将产生巨大的社会效益和经济效益 五、合作方式：面议 联系人：熊天英 联系电话：024-23971746