本發明涉及一種金屬材料表面納米化的制備方法，用于金屬材料表面強化和改性。
背景技術：
金屬材料在服役過程中可能在高濕度環境下與帶腐蝕性的氧化劑、還原劑長期接觸，由于腐蝕一般是從材料的表面開始，通過表面處理提高材料的耐腐蝕性能比研發全新材料更有成本和時間優勢。表面納米化技術作為表面強化的一種手段，能夠在材料表層形成納米層，其優勢主要在于不改變材料的外形尺寸、工藝簡單易行、成本低廉及無目前所使用的陽極化工藝的環境污染問題。目前表面納米化研究最常用的方法為表面機械研磨法，其處理過程是在一個“u”形的真空容器中放置大量球形彈丸，容器的上部將樣品固定，下部與振動發生裝置連接，如圖1(a)所示。工作時，彈丸從各個方向隨機地以較大的能量與樣品碰撞，使材料的表面通過強烈塑性變形而實現納米化，材料表面形成納米結構層，隨著距表面距離越遠材料的應變和應變率沿梯度減小，如圖1(b)所示；但該方法需要在真空環境中，容器的大小也限制了此方法只適用于實驗室研究，不適合對大尺寸的金屬零件進行表面處理，此外，產品表面粗糙度很大，進一步限制了其在工業上的進一步應用。
技術實現要素：
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于超音速微粒轟擊技術和豪克能技術相結合的金屬材料表面納米化方法，能夠大幅改善表面納米化后的金屬材料表面粗糙度。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：
對金屬材料樣品表面進行研磨、拋光；然后進行超音速微粒轟擊表面納米化處理，在待焊基材表面形成一層厚度不低于50μm的納米層，表面納米晶粒的平均尺寸不大于50nm，表面粗糙度大于3μm，表面顯微硬度大于250hv；采用豪克能技術對金屬材料樣品表面進行處理，最終使材料表面粗糙度減小為0.01～0.2μm，表面顯微硬度大于300hv。
所述的超音速微粒轟擊表面納米化處理的彈丸材質為不銹鋼s110、sio2、bn或wc，彈丸直徑為0.05～0.5mm，噴射角為60°～90°，工作氣壓為0.1～0.53mpa，氣流速率為340～1200m/s，噴射距離為10～300mm，噴射時間為0.1～300min。
所述豪克能技術的加工工具頭的振動頻率是10～40khz，振幅是5～30μm，沿橫軸移動速度是5～30mm/min，沿縱軸移動速度是10～200mm/min。
本發明的有益效果是：能夠改善金屬材料表面納米化后表面粗糙度
聲明：
“基于超音速微粒轟擊和豪克能的金屬材料表面納米化方法與流程” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：中國人民解放軍火箭軍工程大學
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2025年07月18日 ~ 20日 
