金屬材料表面納米化是一種沖擊式壓力光整加工方法， 其實質(zhì)是通過引入高頻機械振動而對傳統(tǒng)表面壓光工藝進(jìn)行巧妙而合理的改良。

         高頻脈沖表面納米化是一種*的表面處理技術(shù)，其工作機理是通過高頻振動的硬質(zhì)滾輪、滾針或鋼球作用于待加工金屬工件表面，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性變形，并產(chǎn)生冷作硬化，從而達(dá)到改善表面質(zhì)量的目的。這種表面質(zhì)量的改善是綜合性的，既有硬度的提高，又有表面粗糙度降低，同時也彌合了一些微觀裂紋，提高了工件的疲勞強度。

        金屬材料表面納米化工作原理如下：通過高頻脈沖工作頭沿表面法線方向向工件施加一定幅度的高頻機械振動，并在一定靜壓力和進(jìn)給速度下，高頻脈沖工作頭將壓力和高頻振動傳遞給處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)被加工處理的機械零部件表面，利用金屬在常溫狀態(tài)下的冷縮性特點，使材料產(chǎn)生彈、塑性變形。當(dāng)高頻脈沖工作頭通過工件后，工件表面產(chǎn)生一定的彈性恢復(fù)。高頻脈沖工作頭擠壓所產(chǎn)生塑性流動將工件表面原有的微觀波峰壓平，使其填充到波谷位置，從而可以大大降低表面粗糙度Ra 至納米水平，同時提高其表面的綜合性能指標(biāo)。

       對于高層錯能材料，在對金屬材料表面進(jìn)行高頻脈沖沖擊的過程中，材料的表面首先發(fā)生塑性變形，隨處理時間的延長，塑性變形量逐漸增大，并向深層發(fā)展。隨應(yīng)變不斷增大，位錯通過滑移、積累、交互作用、湮滅和重排等形成了位錯墻和位錯纏結(jié)，這些位錯墻和位錯纏結(jié)將原始晶粒分割成尺寸較小的位錯胞。隨著密度不斷增大，為了降低系統(tǒng)能量，高密度位錯會在位錯墻和位錯纏結(jié)附近發(fā)生湮滅和重排，使位錯墻和位錯纏結(jié)發(fā)展成亞晶界。亞晶界的形成降低了位錯密度，從而也降低了點陣微觀應(yīng)變。隨應(yīng)變的繼續(xù)增大，更多的位錯在亞晶界處產(chǎn)生和湮滅，使晶界兩側(cè)的取向差不斷增大，晶粒取向也逐漸趨于隨機分布。隨應(yīng)變的進(jìn)一步增加，碎化亞晶或晶粒的內(nèi)部也會產(chǎn)生位錯墻和位錯纏結(jié)，因此已碎化亞晶或晶粒的進(jìn)一步碎化仍將沿用同樣的機理，只是這種碎化發(fā)生在更小的尺度范圍內(nèi)。當(dāng)位錯產(chǎn)生和湮滅的速率達(dá)到平衡時，應(yīng)變的增加將不再導(dǎo)致晶粒尺寸的繼續(xù)下降，晶粒尺寸也相應(yīng)地達(dá)到穩(wěn)定值。因此在表面形成了等軸狀、取向成隨機分布的納米晶組織與此同時，在高頻脈沖沖擊和靜壓力擠壓聯(lián)合作用下，金屬表面所產(chǎn)生劇烈而均勻的塑性變形必然引起機械零部件表面和次表面造成大量位錯、空穴，導(dǎo)致其一定深度表層的原始狀態(tài)晶粒被嚴(yán)重地打碎細(xì)化，從而獲得相應(yīng)納米結(jié)構(gòu)層。

         由于工件表面被均勻壓縮，因此伴隨著產(chǎn)生高數(shù)值的殘余壓縮表面應(yīng)力，前面切除材料工序中形成的表面微觀波峰和波谷被碾平，表面粗糙度的的降低，這對提高機械零部件的抗疲勞和磨損性能是非常有利的。

金屬表面加工設(shè)備的優(yōu)點

1、作用力小 在靜壓力小于傳統(tǒng)壓光靜壓力十分之一的情況下，其顯微硬度、表面粗糙度優(yōu)

于普通壓光。

2、加工區(qū)溫度大幅度降低 由于改變了加工方式，滾輪與工件的接觸為脈沖沖擊，大大減小

了相互間的摩擦，溫度也相應(yīng)的降低，杜絕了因溫度過高造成的表面缺陷。

3、大幅度降低表面粗糙度Ra值 表面粗糙度可以提高三級以上，zui高可達(dá)Ra0.1以下。

不產(chǎn)生切屑。

4、提高已加工表面的耐磨性、耐腐蝕性以及抗疲勞強度 由于高頻脈沖表面加工是壓縮型塑

性變形，工件表面產(chǎn)生一定的殘余壓應(yīng)力，同時表面硬度提高20%以上，疲勞強度可提

高數(shù)倍。

5、節(jié)約設(shè)備成本 高頻脈沖表面加工可直接代替砂光和磨削，在普通車床、鉆床、銑床上即

可進(jìn)行光整加工，因此大大節(jié)約了購置設(shè)備的費用，尤其對大型和超大型工件，效果更

為明顯。

6、生產(chǎn)效率高 例如在普通車床上加工外圓表面，工件線速度zui高可達(dá)80m/min，走刀量為

0.05-0.4mm/r。

金屬表面加工設(shè)備技術(shù)對金屬表面納米化改造

1. 表面粗糙度Ra值≤0.1μm； 

2. 零件疲勞壽命提高幾十倍；

3. 預(yù)置理想可控的高值應(yīng)力； 

4. 零件表面顯微硬度提高20%以上；

5. 耐腐蝕性、耐磨性提高50%以上；

6. 使零件表層自身納米化。