金属管材表面研磨强化试验装置的总体和结构设计研究(3)
能喷丸是多方向的机械载荷以高速率不断地撞击被处理材料表面，不断的多方向的机
械力使不同方向的位错增殖运动，从而导致不同方向的塑性变形。由于塑性变形主要
集中于表面层，导致表面层位错密度增高，随高能喷丸的进行，位错运动、湮灭、重
排形成小角度晶界，从而在大晶粒内部形成亚晶粒，随高能喷丸的继续进行亚晶粒之
间取向变大形成大角度晶界，最后形成取向随机的细小晶粒。影响喷丸强度的因素有
喷丸大小、喷丸硬度、喷丸速度、喷射角度、喷丸的破碎量等。
2）超声冲子冲击技术
应用超声冲子冲击工艺，可在Ｆｅ或不锈钢表面获得晶粒的平均尺寸为 10～20
ｎｍ的表面层。该技术的优点是可以在复杂形状零件表面获得纳米晶表面层。该技术
为整体材料的纳米晶化处理提供一个基本途径。
3）激光表面处理技术 激光表面处理技术在材料表面形成一定厚度的处理层，使材料表面性能发生改变，
从而提高零件的耐磨、耐蚀、耐疲劳等一系列性能。激光表面处理技术首先用于黑色
金属的处理，并获得广泛应用。近几年来，又应用于有色金属的表面处理。实践证明，
激光表面处理技术已因其本身固有的优点而成为发展迅速、有前途的表面处理方法。
激光表面处理技术主要包括激光淬火(激光相变硬化)、激光退火、激光冲击硬化、激
光熔化凝固硬化(激光晶粒细化硬化)、激光上釉(激光非晶化)、激光合金化、激光熔
覆和激光气相沉积等技术。
4）纳米热喷涂技术
热喷涂纳米涂层分为三类：单一纳米涂层体系；两种纳米材料构成的复合涂层体
系：添加纳米颗粒材料的复合体系。目前研究工作集中在第三种，即在传统涂覆层技
术基础上，添加复合纳米材料，在较低成本下，使涂覆层功能得到显著提高。
5）ＳＭＡＴ技术(表面机械研磨处理)
ＳＭＡＴ技术是使材料表面产生往复强烈塑性变形的表面机械处理技术。利用Ｓ
ＭＡＴ技术实现工业纯钛的表面纳米化，再通过Ｘ 射线衍射、透射电镜等试验手段
对钛的表米纳米化机理进行探讨，用显微硬度仪对表面纳米化后钛的硬度进行测定，
研究随处理时间的不同表面硬度的差异。在外加载荷的重复作用下，材料表面的粗晶
组织通过不同方向产生的强烈塑性变形而逐渐细化至纳米量级。这种由表面机械加工
处理导致的表面自身纳米化的过程包括：材料表面通过局部强烈塑性变形而产生大量
的缺陷，如位错、孪晶、层错和剪切带；当位错密度增至一定程度时，发生湮没、重
组，形成具有亚微米或纳米尺度的亚晶，另外随着温度的升高，表面具有高形变储能
的组织也会发生再结晶，形成纳米晶；此过程不断发展，最终形成晶体学取向呈随机
分布的纳米晶组织。
1.4 研磨技术简介
研磨是一种重要的精密和超精密加工方法，由于其不断发展完善，定义也在不断
的变化。早在德国的经济加工协会曾给研磨定义为：研磨是一种加工方法，在工件和
工具之间无强制导引，利用研磨剂，在不断变更方向的情况下相互滑动。这个定义是
较为原始的定义，没有体现出研磨的特征。后来有人给研磨又下了定义：用研磨工具
和研磨剂从工作表面上磨去一层极薄的金属，是工件表面达到精确的尺寸、准确的几
何形状和很低的表面粗糙度值，这种精密加工的方法，叫研磨。这个定义强调了研磨
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