本實(shí)用新型屬于金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在板狀金屬表面制備層片狀梯度結(jié)構(gòu)的裝置。

背景技術(shù)：

在金屬表面制備層片狀梯度納米結(jié)構(gòu)是一種金屬材料改性方法，是經(jīng)過對(duì)金屬表面進(jìn)行處理在金屬材料表面分布一層微觀組織特征為層片狀晶粒形貌的梯度納米結(jié)構(gòu)，這種改性方法能夠顯著提高金屬材料的強(qiáng)度，并能同時(shí)保持金屬材料原有的塑性不產(chǎn)生顯著降低，實(shí)現(xiàn)金屬材料強(qiáng)度與塑性的完美匹配。

目前在金屬表面制備梯度納米結(jié)構(gòu)的方法主要包括基于劇烈塑性變形導(dǎo)致晶粒細(xì)化的方法和基于機(jī)械研磨或高速噴丸沖擊的方法。其中，劇烈塑性變形導(dǎo)致晶粒細(xì)化的方法一般包括高壓扭轉(zhuǎn)法、等通道擠壓和累積疊軋工藝，這類方法雖然可以顯著細(xì)化晶粒，提高金屬材料的強(qiáng)度，但也存在明顯的局限性：首先，這類方法由于受到劇烈塑性變形過程中位錯(cuò)累積與湮滅的動(dòng)態(tài)平衡，晶粒的細(xì)化存在臨界值，一般金屬晶粒細(xì)化的臨界尺寸大約在200nm，強(qiáng)度大約在1000MPa，無法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的進(jìn)一步提高；其次，該類方法獲得的亞微米晶材料由于可動(dòng)位錯(cuò)密度較低，樣品的均勻塑性很低低。基于機(jī)械研磨或高速噴丸沖擊的方法是通過表面塑性應(yīng)變的不斷累積，從而在金屬材料表面制備出梯度納米結(jié)構(gòu)，綜合了梯度納米結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和心部粗晶材料的塑性，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度與塑性的完美匹配，但該類方法制備的納米材料晶粒為等軸狀，在熱穩(wěn)定性硬度等方面均不如層片狀梯度納米結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種在板狀金屬表面制備層片狀梯度結(jié)構(gòu)的裝置，包括卡具和滾動(dòng)碾壓裝置，所述卡具包括底板，所述底板的一側(cè)設(shè)有固定裝置，所述底板的另一側(cè)設(shè)有夾緊柱；所述滾動(dòng)碾壓裝置包括安裝座、與所述安裝座連接的球托和位于球托內(nèi)的鎢鈷合金球，所述球托包括與所述安裝座連接的承托座以及與所述承托座連接的夾緊環(huán)，所述承托座內(nèi)壁從連接夾緊環(huán)的一側(cè)起逐漸收攏，所述夾緊環(huán)的內(nèi)壁從連接承托座的一側(cè)起逐漸收攏，所述夾緊環(huán)遠(yuǎn)離承托座一端的內(nèi)壁直徑小于所述鎢鈷合金球的直徑，所述夾緊環(huán)遠(yuǎn)離承托座一端至所述承托座遠(yuǎn)離所述夾緊環(huán)一端內(nèi)壁之間的距離小于所述鎢鈷合金球的直徑。

進(jìn)一步的，所述固定裝置為真空吸盤。

進(jìn)一步的，所述卡具上還設(shè)有與所述真空吸盤連接的真空泵，提高真空吸盤的吸附能力。

進(jìn)一步的，所述夾緊柱上設(shè)有防滑紋，改善夾緊效果。

進(jìn)一步的，所述滾動(dòng)碾壓裝置上還設(shè)有噴霧裝置，可以在滾動(dòng)碾壓過程中在金屬件與鎢鈷合金球接觸面噴灑油性降溫劑，起到降溫和改善滾動(dòng)碾壓過程的效果。

進(jìn)一步的，所述安裝座與所述球托間通過螺紋連接，可以輕松調(diào)換不同規(guī)格的鎢鈷合金球以滿足加工不同材質(zhì)的金屬件表面。

本實(shí)用新型提供的裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、工藝穩(wěn)定，可以在板狀金屬材料表面制備出微觀形貌為層片狀納米晶粒的結(jié)構(gòu)，使金屬材料表層向材料內(nèi)部方向依次呈現(xiàn)出納米晶粒、亞微米晶粒、微米晶粒、原始粗晶粒片層狀梯度分布的特征，在保持金屬材料的塑性和韌性的同時(shí)有效提高了金屬材料的強(qiáng)度和硬度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的卡具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的滾動(dòng)碾壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的滾動(dòng)碾壓裝置的剖視圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2的卡具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例3的滾動(dòng)碾壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1卡具，2滾動(dòng)碾壓裝置，3底板，4固定裝置，5夾緊柱，6安裝座，7球托，8鎢鈷合金球，701承托座，702夾緊環(huán)，9真空吸盤，10防滑紋，11噴霧裝置。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種在板狀金屬表面制備層片狀梯度結(jié)構(gòu)的方法，如圖1-3所示，包括卡具1和滾動(dòng)碾壓裝置2，所述卡具1包括底板3，所述底板3的一側(cè)設(shè)有固定裝置4，所述底板3的另一側(cè)設(shè)有夾緊柱5；所述滾動(dòng)碾壓裝置2包括安裝座6、與所述安裝座6連接的球托7和位于球托7內(nèi)的鎢鈷合金球8，所述球托7包括與所述安裝座6連接的承托座701以及與所述承托座701連接的夾緊環(huán)702，所述承托座701內(nèi)壁從連接夾緊環(huán)702的一側(cè)起逐漸收攏，所述夾緊環(huán)702的內(nèi)壁從連接承托座701的一側(cè)起逐漸收攏，所述夾緊環(huán)702遠(yuǎn)離承托座701一端的內(nèi)壁直徑小于所述鎢鈷合金球8的直徑，所述夾緊環(huán)702遠(yuǎn)離承托座701一端至所述承托座701遠(yuǎn)離所述夾緊環(huán)702一端內(nèi)壁之間的距離小于所述鎢鈷合金球8的直徑。

在板狀金屬件表面制備層片狀梯度結(jié)構(gòu)時(shí)，先將板狀金屬件放置在卡具1的底板3上，采用固定裝置4固定，然后將卡具1安裝到數(shù)控車床的三抓卡盤上，同時(shí)將帶有鎢鈷合金球8的滾動(dòng)碾壓裝置2固定安裝在數(shù)控車床的刀架座上；使鎢鈷合金球8對(duì)準(zhǔn)板狀金屬件一側(cè)表面的中心，調(diào)整鎢鈷合金球8與板狀金屬件表面間距離,使鎢鈷合金球8與板狀金屬件表面相切；啟動(dòng)數(shù)控車床，使卡具1帶動(dòng)板狀金屬件旋轉(zhuǎn)，將鎢鈷合金球8壓入板狀金屬件中一定深度，然后沿所述板狀金屬件表面中心至邊緣的直線方向滾動(dòng)碾壓，可以根據(jù)金屬材質(zhì)的區(qū)別調(diào)整鎢鈷合金球8的壓入深度和滾動(dòng)碾壓次數(shù)；重復(fù)上述滾動(dòng)碾壓過程直至板狀金屬件的一側(cè)表面全部被加工；如需加工板狀金屬件的另一側(cè)，則將卡具1上的板狀金屬件調(diào)換方向以后按上述工序進(jìn)行加工即可。

實(shí)施例2

一種在板狀金屬表面制備層片狀梯度結(jié)構(gòu)的方法，如圖4所示，所述固定裝置4為真空吸盤9，所述卡具1上還設(shè)有與所述真空吸盤9連接的真空泵，所述夾緊柱5上設(shè)有防滑紋10。

實(shí)施例3

一種在板狀金屬表面制備層片狀梯度結(jié)構(gòu)的方法，如圖5所示，與實(shí)施例13不同的是：所述滾動(dòng)碾壓裝置2上還設(shè)有噴霧裝置11，所述安裝座6與所述球托7間通過螺紋連接。

最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。