高頻微觀激振時效技術(shù)

  一般的振動時效激振頻率在200Hz 以內(nèi),而高頻微觀激振時效指的是采用高頻機械振動信號(頻率大于1kHz)激勵構(gòu)件,使構(gòu)件晶體發(fā)生“局部微觀共振”(即微觀晶粒或亞晶意義上的共振),以此讓因位錯而處于亞穩(wěn)定狀態(tài)的晶粒獲得能量而劇烈運動,克服周圍晶粒束縛回到原先更加穩(wěn)定低能的平衡位置上,從而使構(gòu)件內(nèi)部微觀位錯減少,削弱或消除宏觀殘余應(yīng)力,實現(xiàn)振動時效的意義與目的。

  該工藝的優(yōu)點是:

  傳統(tǒng)振動時效機理是由于周期性振動輸入,金屬位錯發(fā)生滑移使晶體微觀塑形變形,內(nèi)部應(yīng)力場改變,使殘余應(yīng)力得以重新分布,峰值下降。因位錯塞積開通、滑動容易使晶粒破碎形成亞晶界,這一過程將導(dǎo)致位錯密度升高,由此提高金屬的臨界切應(yīng)力,從而使余下位錯不再易滑動,工件尺寸穩(wěn)定。

  而高頻振動時效與此不同,其高階共振機理使得位錯密度減小,晶粒本身回到幾乎無應(yīng)力的原始狀態(tài),消除殘余應(yīng)力效果更明顯,也將獲得更加可靠的尺寸穩(wěn)定性;同時,根據(jù)機械振動模態(tài)分析理論,物體的高階模態(tài)比低階模態(tài)振型具有更多的節(jié)點及峰值與谷值。高頻激振激發(fā)出的晶粒高階模態(tài),使得金屬材料在整體上能量均勻分布,內(nèi)應(yīng)力也更加均化;再者,高頻激振時效是一種微觀激振,對于構(gòu)件來說,振幅小,產(chǎn)生的宏觀變形量也極小,不易導(dǎo)致因時效處理帶來的工件破壞與損傷;此外,高頻激振裝置一般體積較小,不僅便于處理大型構(gòu)件的微小結(jié)構(gòu)處,更加能夠適用于微型構(gòu)件,使得振動時效技術(shù)的應(yīng)用面得以拓展。

  高頻激振時效設(shè)備的研發(fā)在我國起步較晚,但也已形成了一些技術(shù)成熟產(chǎn)品。總的來看,應(yīng)用形式主要集中于超聲時效技術(shù),低于超聲波頻率范圍的高頻激振時效應(yīng)用并不多見。分析其原因,在于高頻激振時效的機理研究尚未做到量化程度,時效處理效果的判定尚無確切標準,加之超聲時效技術(shù)的突出優(yōu)勢,使得一般意義上的高頻振動時效難以獲得較大推廣空間。