CN112981285A - 一种非淹没射流材料表面强化方法 - Google Patents

一种非淹没射流材料表面强化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112981285A
CN112981285A CN202110181630.3A CN202110181630A CN112981285A CN 112981285 A CN112981285 A CN 112981285A CN 202110181630 A CN202110181630 A CN 202110181630A CN 112981285 A CN112981285 A CN 112981285A
Authority
CN
China
Prior art keywords
jet
strengthening
workpiece
treatment
submerged
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110181630.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112981285B (zh
Inventor
张平
张显程
张成成
涂善东
龚从扬
刘怡心
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China University of Science and Technology
AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Original Assignee
East China University of Science and Technology
AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology, AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CN202110181630.3A priority Critical patent/CN112981285B/zh
Publication of CN112981285A publication Critical patent/CN112981285A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112981285B publication Critical patent/CN112981285B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种非淹没射流材料表面强化方法，包括：步骤S1：对待加工件进行固溶处理；步骤S2：对固溶处理后的待加工件进行时效处理；步骤S3：对时效处理后的待加工件进行液氮深冷处理；步骤S4：对液氮深冷处理后的待加工件进行非淹没射流强化。本发明的非淹没射流材料表面强化方法，整体工艺操作简单，通过50℃‑70℃的非淹没射流对前处理后的待加工件进行强化，可以在冲击强化中实现待加工件的韧‑脆转换，保证待加工件在具有整体塑性强度的前提下，得到较大的残余压应力，从而提高抗疲劳性能。

Description

一种非淹没射流材料表面强化方法
技术领域
本发明涉及材料表面强化领域，更具体地涉及一种非淹没射流材料表面强化方法。
背景技术
在当今军事工业领域中，使用铝合金替代钢作为新型装甲材料成了新的趋势。综合比较铝合金和钢的强度及密度，等同质量的铝合金装甲板的厚度为钢装甲的几倍。当有对抗弹性能的要求一定的情况下，使用铝合金装甲代替钢装甲，可减重。因此铝合金在装甲中的应用越来越广泛。铝合金装甲到目前一共经历了3代的发展，即第一代以1系为代表、第二代以国内的2系为代表、第三代以3系为代表。目前广泛应用的仍是第三代装甲铝合金，3系铝合金为上世纪美国铝业公司发明。在此基础上，我国中南大学张新明课题组进行自主创新，得到了新一代装甲铝合金。作为装甲铝合金，抗弹性能是其所有服役性能中最重要的指标，而材料的强度对抗弹性能有很大的影响。影响材料强度的因素很多，宏观上与材料自身的成分、形变热处理等生产工艺，服役的环境息息相关；微观上与第二相的析出、位错的运动等也有很大的联系。
为了提升装甲铝合金的抗冲击性能，现有技术中通常都是通过时效处理、挤压和轧制来对其进行强化。但是，通过时效处理、挤压和轧制等强化后的铝合金的抗疲劳性能不够，还有待进一步提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非淹没射流材料表面强化方法，以提高材料表层残余压应力，从而提高材料的抗疲劳性能。
本发明提供一种非淹没射流材料表面强化方法，包括：
步骤S1：对待加工件进行固溶处理；
步骤S2：对固溶处理后的待加工件进行时效处理；
步骤S3：对时效处理后的待加工件进行液氮深冷处理；
步骤S4：对液氮深冷处理后的待加工件进行非淹没射流强化处理。
进一步地，所述步骤S1中，固溶处理的温度为470℃，持续时间为1.5h。
进一步地，所述步骤S2中的时效处理包括：
S21：先对待加工件进行100℃低温时效处理，持续时间为1h；
S22：然后再对待加工件进行50℃低温时效处理，持续时间为140h。
进一步地，所述步骤S3中的液氮深冷处理的持续时间为45-50h。
进一步地，所述液氮深冷处理的持续时间为48h。
进一步地，所述步骤S4中，非淹没射流强化的射流介质为水或油。
进一步地，在进行非淹没射流强化的过程中，射流的温度保持在50-70℃。
进一步地，所述射流的温度为62℃。
进一步地，在进行非淹没射流强化的过程中，射流压力为1-420MPa，射流靶距为5-15mm，射流角度为0°-50°。
进一步地，所述射流压力为35MPa，所述射流靶距为7.5mm，所述射流角度为20°。
本发明的非淹没射流材料表面强化方法，整体工艺操作简单，通过50℃-70℃的非淹没射流对前处理后的待加工件进行强化，可以在冲击强化中实现待加工件的韧-脆转换，保证待加工件在具有整体塑性强度的前提下，得到较大的残余压应力，从而提高抗疲劳性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的非淹没射流材料表面强化方法的流程图；
图2A-图2C显示了本发明分别采用实验方案1-实验方案3的射流参数强化后的残余应力图；
图3A-图3C显示了对照组分别采用实验方案1-实验方案3的射流参数强化后的残余应力图；
图4A-图4C显示了本发明分别采用实验方案1-实验方案3的射流参数强化后的表层微观组织形貌；
图5A-图5C显示了对照组分别采用实验方案1-实验方案3的射流参数强化后的表层微观组织形貌。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
本发明实施例提供一种非淹没射流材料表面强化方法，用于对待加工件进行强化，首先对待加工件进行前处理，包括固溶处理、时效处理和液氮深冷处理，然后再对前处理后的待加工件进行非淹没射流强化，从而提高待加工件的表层残余压应力。其中，待加工件可以为任意材料制成的构件，在本实施例中，待加工件为装甲铝合金。
如图1所示，本发明的非淹没射流材料表面强化方法包括：
步骤S1：对待加工件进行固溶处理。
其中，固溶处理的温度为470℃，持续时间为1.5h。470℃的固溶温度可以控制析出相沿晶界和晶内的析出规律，以与后面的步骤进行匹配，从而得到最好的强化效果。
步骤S2：对固溶处理后的待加工件进行时效处理。
具体的，时效处理包括：
S21：先对待加工件进行100℃低温时效处理，持续时间为1h；
S22：然后再对待加工件进行50℃低温时效处理，持续时间为140h。
该时效温度与时间与步骤S1中的固溶温度匹配性最好，效果最好。
步骤S3：对时效处理后的待加工件进行液氮深冷处理。
深冷处理的时间可以控制在45-50h，优选地，为48h。
步骤S4：对液氮深冷处理后的待加工件进行非淹没射流强化。
非淹没射流强化可采用现有的射流强化装置完成。具体的，将经步骤1-3前处理后的待加工件用夹具夹紧，并将待射流的液体温度整体保持在50℃-70℃，然后，将50℃-70℃的液体经过高压泵输送到空化喷嘴，液体经过空化喷嘴射出后形成射流，冲击强化待加工件表面。
其中，射流压力范围为1-420MPa，射流靶距范围为5-15mm，射流角度范围为0°-50°。例如，射流压力为15MPa和80MPa，射流靶距7.5mm，射流角度为10°时的最大残余压应力分别为-112MPa和-137MPa；射流靶距为5mm和10mm，射流压力为35MPa，射流角度为10°时的最大残余压应力为-142MPa和-157MPa；射流角度为15°和30°，射流靶距为7.5mm，射流压力为35MPa时的最大残余压应力分别为-149MPa和-163MPa。在本实施例中，射流压力为35MPa，射流靶距为7.5mm，射流角度为20°，最大残余压应力约为-198MPa，这样可以使强化效果最好。
液体温度保持在50℃-70℃可以增加其空化效果，最佳温度约为62℃。射流介质可以为水、油或其他液体，本发明对此不做限定。
在其他射流参数相同的情况下，射流介质为水时的效果最好，其最大残余压应力层深较射流介质为油时高20μm左右，因此，在本实施例中，射流介质为水。
本发明实施例提供的非淹没射流材料表面强化方法，整体工艺操作简单，通过50℃-70℃的非淹没射流对前处理后的待加工件进行强化，可以在冲击强化中实现待加工件的韧-脆转换，保证待加工件在具有整体塑性强度的前提下，得到较大的残余压应力，从而提高抗疲劳性能。
下面以2519A铝合金为研究对象，采用本发明的非淹没射流材料表面强化方法对其进行强化，根据不同的射流参数，制定多组水射流强化实验方案，如表1所示，为了证明本发明的效果，选择进行前处理和室温水射流强化的2519A铝合金作为对照组，除水射流的温度外，对照组的其他参数与本发明的参数均相同。
表1：水射流强化实验方案
Figure BDA0002941625830000041
图2A-图2C显示了本发明分别采用实验方案1-实验方案3的射流参数强化后的残余应力图，图3A-图3C显示了对照组分别采用实验方案1-实验方案3的射流参数强化后的残余应力图，从图中可以看出，任何一组相同实验方案的射流参数下，本发明的残余压应力和残余压应力层深均大于对照组。例如，在图2C和图3C中，本发明的残余压应力的最大值约为-210MPa，对照组的最大残余压应力值约为150MPa，本发明的残余应力值约为对照组的1.4倍，同时，本发明的残余压应力层深最大约为110μm，对照组最大层深约为65μm，本发明的残余压应力层深也远大于对照组，由此说明本发明的非淹没射流材料表面强化方法具有极为明显的强化效果。
图4A-图4C显示了本发明分别采用实验方案1-实验方案3的射流参数强化后的表层微观组织形貌，图5A-图5C显示了对照组分别采用实验方案1-实验方案3的射流参数强化后的表层微观组织形貌，从图中可以看出，任何一组相同实验方案的射流参数下，本发明的表层微观组织更平整，说明本发明的表层微观组织晶粒度远小于对照组，说明本发明的非淹没射流材料表面强化方法可以在表层形成极高的晶粒细化层。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对待加工件进行固溶处理；
步骤S2：对固溶处理后的待加工件进行时效处理；
步骤S3：对时效处理后的待加工件进行液氮深冷处理；
步骤S4：对液氮深冷处理后的待加工件进行非淹没射流强化处理。
2.根据权利要求1所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，所述步骤S1中，固溶处理的温度为470℃，持续时间为1.5h。
3.根据权利要求1所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，所述步骤S2中的时效处理包括：
S21：先对待加工件进行100℃低温时效处理，持续时间为1h；
S22：然后再对待加工件进行50℃低温时效处理，持续时间为140h。
4.根据权利要求1所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，所述步骤S3中的液氮深冷处理的持续时间为45-50h。
5.根据权利要求4所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，所述液氮深冷处理的持续时间为48h。
6.根据权利要求1所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，所述步骤S4中，非淹没射流强化的射流介质为水或油。
7.根据权利要求6所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，在进行非淹没射流强化的过程中，射流的温度保持在50-70℃。
8.根据权利要求7所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，所述射流的温度为62℃。
9.根据权利要求6所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，在进行非淹没射流强化的过程中，射流压力为1-420MPa，射流靶距为5-15mm，射流角度为0°-50°。
10.根据权利要求9所述的非淹没射流材料表面强化方法，其特征在于，所述射流压力为35MPa，所述射流靶距为7.5mm，所述射流角度为20°。
CN202110181630.3A 2021-02-09 2021-02-09 一种非淹没射流材料表面强化方法 Active CN112981285B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110181630.3A CN112981285B (zh) 2021-02-09 2021-02-09 一种非淹没射流材料表面强化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110181630.3A CN112981285B (zh) 2021-02-09 2021-02-09 一种非淹没射流材料表面强化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112981285A true CN112981285A (zh) 2021-06-18
CN112981285B CN112981285B (zh) 2022-09-13

Family

ID=76393335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110181630.3A Active CN112981285B (zh) 2021-02-09 2021-02-09 一种非淹没射流材料表面强化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112981285B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005271201A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Air Products & Chemicals Inc 工作物表面を改善するための装置及び方法
CN101029350A (zh) * 2007-04-20 2007-09-05 中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所 一种利用高压水射流进行表面强化的工艺方法
CN101649432A (zh) * 2009-09-09 2010-02-17 太原科技大学 对5a06铝合金mig焊接接头的深冷强化处理方法
KR101147952B1 (ko) * 2011-11-14 2012-05-24 (주) 동양에이.케이코리아 잔류응력 제거 열처리 공정
CN102936709A (zh) * 2012-12-07 2013-02-20 西南大学 液化天然气贮藏舱或贮藏罐用铝合金厚板的低温处理方法
CN103525995A (zh) * 2013-10-30 2014-01-22 常州市润源经编运用工程技术研究中心有限公司 一种提高合金材料强韧性和抗疲劳寿命的处理方法
CN105483460A (zh) * 2015-11-27 2016-04-13 贵州航天风华精密设备有限公司 一种具有抗疲劳性能的铝合金及其热处理方法
RU162822U1 (ru) * 2015-10-01 2016-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Криогенная технология повышения ресурса" Камера криогенной обработки чугунных или стальных изделий

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005271201A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Air Products & Chemicals Inc 工作物表面を改善するための装置及び方法
CN101029350A (zh) * 2007-04-20 2007-09-05 中国航空工业第一集团公司北京航空制造工程研究所 一种利用高压水射流进行表面强化的工艺方法
CN101649432A (zh) * 2009-09-09 2010-02-17 太原科技大学 对5a06铝合金mig焊接接头的深冷强化处理方法
KR101147952B1 (ko) * 2011-11-14 2012-05-24 (주) 동양에이.케이코리아 잔류응력 제거 열처리 공정
CN102936709A (zh) * 2012-12-07 2013-02-20 西南大学 液化天然气贮藏舱或贮藏罐用铝合金厚板的低温处理方法
CN103525995A (zh) * 2013-10-30 2014-01-22 常州市润源经编运用工程技术研究中心有限公司 一种提高合金材料强韧性和抗疲劳寿命的处理方法
RU162822U1 (ru) * 2015-10-01 2016-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Криогенная технология повышения ресурса" Камера криогенной обработки чугунных или стальных изделий
CN105483460A (zh) * 2015-11-27 2016-04-13 贵州航天风华精密设备有限公司 一种具有抗疲劳性能的铝合金及其热处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王旭 等: "热处理工艺对2A12合金微观组织与尺寸稳定性的影响", 《材料热处理学报》 *
董星 等: "水射流喷丸强化的试验研究", 《煤炭学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112981285B (zh) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11453934B2 (en) High-strength high-toughness low-temperature thick-plate structural steel and heat treatment method thereof
CN103498119B (zh) 提高铝合金固溶态预拉伸板抗疲劳性能的热处理工艺
CN110923438B (zh) 一种提高金属材料力学性能的循环扭转加工工艺
CN110066912B (zh) 一种耐腐蚀高强度316l不锈钢及制备方法
CN112981285B (zh) 一种非淹没射流材料表面强化方法
CN111118272B (zh) 高性能17-4ph不锈钢材料及其高压热处理方法、制造方法与应用
CN112831638A (zh) 高精度金属表面复合强化加工方法及装置
US10323312B2 (en) Reducing microtexture in titanium alloys
CN109234506B (zh) 一种激光辅助机械喷丸形成梯度纳米结构的复合方法
CN113005374B (zh) 一种淹没水射流材料表面强化方法
RU2637860C1 (ru) Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента
CN110029297B (zh) 一种铝合金及其淬火后处理方法
CN106967937A (zh) 一种改善铝青铜微观组织和性能的复合深冷处理方法
CN115074651A (zh) 一种高强工业α+β型钛合金复合结构材料的制备工艺
Yao et al. Laser hardening techniques on steam turbine blade and application
CN111633044B (zh) 一种镍钛形状记忆合金微丝表面加工工艺
CN114293118A (zh) 一种Al-Zn-Mg-Cu系铝合金板材非等温蠕变时效成形方法
CN111945101A (zh) 提高零件表面形变强化层热稳定性的复合表层改性方法
CN113462883A (zh) 一种面向大型结构件热源辅助激光冲击强化方法
RU2643740C1 (ru) Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента
CN112323115A (zh) 一种采用微弧氧化制备钛合金表面耐磨绝缘膜层的方法
CN104630677A (zh) Tc17钛合金表面处理方法
RU2640693C1 (ru) Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента
Fan et al. Influence of heat treatment method on grain-refining during warm deformation of medium carbon steel
CN116463565B (zh) 一种改善铝锂合金综合性能的预应变深冷时效方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant