[发明专利]一种三维空间梯度结构铝合金的制备系统及方法

权利要求书

1.一种三维空间梯度结构铝合金的制备系统，其特征在于，包括滚压刀具和二维超声辅助驱动装置，

滚压刀具设有多个不同规格的莱洛四面体型滚珠，滚珠的材质为GCr15，不同滚珠的表面粗糙度不同；

二维超声辅助驱动装置包括两个超声驱动电源，分别调整超声振动方向使其对应于工作台上的x轴方向和z轴方向，即分别施加驱动和下压力，其中x方向为梯度滚压加工的进给方向，y方向为工作台样品与滚珠接触的表面所形成的梯度方向，z方向为样品的厚度方向。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，莱洛四面体型滚珠有小、中、大三种规格，其中小规格的高度范围为1-3mm、中规格的高度范围为4-7mm、大规格的高度范围为8-10mm。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，滚珠的表面粗糙度为Ra 0.8-Ra50。

4.一种利用权利要求1-3任一项所述的系统制备三维空间梯度结构铝合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：选择滚珠尺寸并将滚珠安装在滚压刀具上，滚珠朝下进行底部校平；

步骤(2)：安装超声驱动装置，安装铝合金板；

步骤(3)：滚压加工处理，先对滚压刀具施加800-1500N的预载标定滚压加工的下压量，之后抬起刀具并移动到加工起始位置，启动超声振动电源，设定主轴转速为3000-5000rpm，进给速度为30-60mm/min，总下压量为0.2-0.36mm，进行滚压加工处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述铝合金板的厚度为1-10mm。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)中采用的超声振动电源超声振动频率为20kHz，振动幅值为8-10μm，选用连续工作模式，功率选择范围为80-90％。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，超声振动电源将220V、60Hz的低频交流电经变压调频后把电信号传输给超声振动换能器，由换能器通过连接线传输至工作台，通过固定频率的超声信号辅助滚压刀具进行二维驱动。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法用于制备镁合金和铜合金，采用镁合金或者铜合金代替铝合金。

9.一种采用权利要求4-7任一项所述的方法制备的三维空间梯度结构铝合金，其特征在于，三维空间梯度结构铝合金中的晶粒按照尺寸大小分为三个层次：纳米晶1-100nm，细晶0.1-10μm和粗晶10-100μm。