[发明专利]金属材料的加工方法和金属材料

说明书

本发明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喷丸处理，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。本发明能够有效提高金属材料的空蚀抗性。

技术领域

本发明涉及材料加工的技术领域，具体而言，涉及一种金属材料的加工方法和一种金属材料。

背景技术

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。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题的至少之一。

为此，本发明的第一目的在于提供一种金属材料的加工方法。

本发明的第二目的在于提供一种金属材料。

为实现本发明的第一目的，本发明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喷丸处理，使金属材料的表面形成梯度纳米晶结构；其中，喷丸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。

本发明实施例通过喷丸处理，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。其中，梯度纳米晶结构的晶粒尺寸由表面之上由内向外地逐渐变小。即：梯度纳米晶结构由内向外地包括粗晶粒结构和细晶粒结构。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，而不致于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，而内部芯层的粗晶粒结构可阻碍裂纹扩展。在上述机制的共同作用下，本发明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。本发明实施例提供的金属材料尤其适用于在气液两相的环境中使用。

另外，本发明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：

上述技术方案中，在执行对金属材料进行喷丸处理之前，加工方法还包括：对金属材料的表面进行热处理。

热处理的目的在于消除原始供货状态的金属材料可能存在的缺陷，并由此获得组织均匀的、可供喷丸处理的材料。

上述任一技术方案中，热处理的温度范围为550摄氏度至1150摄氏度；和/或热处理的时间范围为30分钟至120分钟。

在以上温度范围和时间范围内合理控制和选择热处理的具体工艺参数，能够合理控制金属材料中的固溶程度，有效消除金属材料的表面缺陷。

上述任一技术方案中，在执行对金属材料的表面进行热处理之后，在执行对金属材料的表面进行喷丸处理之前，加工方法还包括：对金属材料的表面进行酸洗处理。

酸洗处理的目的在于消除热在金属材料表面生成的氧化层，避免氧化层对后续处理工艺带来的不利影响。

上述任一技术方案中，酸洗处理采用的酸洗介质包括以下至少之一或其组合：硫酸、盐酸、氢氟酸、有机酸。

上述任一技术方案中，在执行对金属材料的表面进行酸洗处理之后，在执行对金属材料的表面进行喷丸处理之前，加工方法还包括：对金属材料的表面进行打磨处理和/或清洗处理。

打磨处理和/或清洗处理有助于保证金属材料的表面清洁、光滑，以保证在进行后续的喷丸处理时，喷丸介质能够顺利地附着在金属材料的表面。

上述任一技术方案中，在执行对金属材料进行喷丸处理之后，加工方法还包括：对金属材料的表面进行清洗处理。