高端装备核心功能零部件射流冲击强化改性微纳加工技术

发布时间: 2023-09-14

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术服务

成果类型：新技术

行业领域：

高端装备制造产业

成果介绍

该技术通过设置频率为20～60KHz的超声射流束发生装置，将包含铬镍合金和硅钛合金固相磨粒、化学改性液、高压气体等在内的多相复杂射流束以100～300m\s的瞬时速度和15～75°入射角，进行40～80MPa的高速覆盖性射流处理。结合强化改性液形成氮-金属络合强化改性层，实现表界面材料去除、组织强化、化学改性、性能精准调控等工艺协同。该技术集多相射流束冲击、超声强化、磨粒微切削、固液相浸润耦合效应、摩擦化学改性、界面晶格电化学效应等于一体，形成包含“表界面微织构形貌层—亚表面N\B\Y\Ti强化改性层—基体微观组织层”的核心功能部件表\界面性能梯度结构，构建形\性协同绿色制造新原理、新理论、新方法及新技术，建立基于材料—结构—工艺—组织—表\界面功能一体化的“卡脖子-变革性”关键共性研究体系，实现高端装备控形控性适配性微纳制造目标。

成果亮点

与传统喷丸、镀膜、磨削、滚压、激光强化等工艺相比，该技术具有抗疲劳、抗冲击、耐磨蚀、耐高温等优势。通过创成沟囊互联的表面类织构，实现微润减磨和提高摩擦附着力，并通过工作面接触负荷的点-线-面的转换，使工作点接触转化圆线接触或面接触、线接触转化为双线接触或面接触，从而提高其承载能力；通过增加表面层显微硬度、表面残余压应力、超细化金相组织（孪晶纳米化）与络合物等，改善表面精度获得梯度层组织结构的改性层，显著提高了零部件额定动\静载荷，以及表面抗疲劳、抗冲击、耐磨蚀、耐高温等性能，实现高可靠、长寿命。该技术涵盖精密加工、摩擦化学、材料改性等交叉领域，在射流冲击强化改性机制、性能梯度组织、结构精准调控等具有创新性，鲜明展现机械、材料、物理、化学、力学等多学科交叉融通特征，具有突破性、引领性、普适性、不可替代性等学术特色。

团队介绍

广州大学是以国家重要中心城市及粤港澳大湾区核心城市“广州”命名的综合性重点研究型大学，是广东省及广州市高水平大学重点建设高校。学校现有大学城、桂花岗、黄埔、南沙校区，拥有10个一级学科博士授权点和博士专业学位授权点，4个博士后科研流动站，39个学术型硕士学位授权点，27个硕士专业学位授权点。拥有40个国家级一流学科专业、6个广东省高水平大学“双一流”重点建设学科、18个省级重点学科、52个省级一流学科专业、17个广州市重点学科，8个ESI全球前1%学科，其中工程学和计算机科学进入前2‰。拥有包括中国科学院院士、中国工程院院士、长江学者、国家杰(优)青、国家重大人才工程、国家百千万人才、国家万人计划、国家突出贡献专家、等在内的一大批杰出学者。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”高端装备制造产业科技服务团 (中国机械工程学会) 评价时间：2023-12-07

赵立波

西安交通大学

教授

综合评价

该技术将按照“基础理论研究—创新方法设计—关键技术研发—产学研协同转化”创新思路开展成果产业化，为突破高端装备制造“五高”性能瓶颈及技术壁垒提供关键变革性手段，服务航空航天、隧道盾构、深空探测、海洋工程、数控机床、轨道交通、新能源、精密仪器、农业机械、核电等重大装备发展领域，对实现中国制造2025、制造强国、新基建、粤港澳大湾区等战略，具有重大意义和深远影响。

评价单位：- (-) 评价时间：2023-10-17

刘顺

菏泽市科协

员工

综合评价

高端装备的核心功能零部件射流冲击强化改性微纳加工技术能够明显提升核心功能零部件的使用寿命。通过射流冲击强化处理，材料的硬度和耐磨性得到了大幅增强，使得零部件能够更好地抵抗摩擦和磨损，从而延长了其寿命。这意味着装备的稳定性和可靠性将大大提高。射流冲击强化改性微纳加工技术还能够提升核心功能零部件的抗腐蚀性能。通过形成致密的氧化层或金属间化合物层，有效阻隔了外界腐蚀介质对零部件的侵蚀。这将降低维护频率，减少了维修成本。这项技术还可以优化材料的力学性能。通过微纳加工调控晶粒结构和残余应力分布，提高了零部件的强度和刚度，并增强了其承载能力和抗变形能力。这对于高负荷和复杂工况下的装备运行至关重要，有助于提高安全性和可靠性。射流冲击强化改性微纳加工技术给高端装备带来了巨大的效益。

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