55]W平行強(qiáng)化帶的方向?yàn)榭v向，垂直強(qiáng)化帶的方向?yàn)闄M向，本實(shí)施例獲得的0.8mm、 1. 0mm和1. 6mm金屬預(yù)制材料800DP鋼板的縱向屈服強(qiáng)度σS分別為779MPa、774MPaMPa、 769M化；縱向抗拉強(qiáng)度。b分別為1041M化、1038M化、1033M化；縱向延伸率δ分別為 8. 7%、9. 1%、9. 6%。相比之下，縱向抗拉強(qiáng)度〇b分別增加了 29. 8%、29. 4%、28. 8% ;激 光處理后鋼板縱向的屈服強(qiáng)度σ,分別增加了 37.4%、36.5%、35.6%;縱向延伸率δ分別 降低 37. 9%、35. 0%、31. 4%。
[0056] 本實(shí)例選區(qū)激光澤火處理前后，800DP鋼板縱向的抗拉強(qiáng)度增加到lOOOMPa級，雖 然其塑性與原始材料相比相應(yīng)降低，但是與980DP級別未處理鋼板的相比，澤火處理鋼板 縱向的強(qiáng)度相當(dāng)，塑性提高11% ;而鋼板橫向的強(qiáng)度和塑性基本不變。
[0057] 實(shí)際應(yīng)用時，可W選用0. 7mm、1. 0mm或1. 2mm厚的800DP鋼板，通過選區(qū)激光澤火 處理提高800DP鋼板縱向的強(qiáng)度，增加乘用車的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；用于縱向受力的結(jié)構(gòu)，提高乘用 車的安全性；還可W適當(dāng)降低鋼板的厚度使得乘用車輕量化，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
[0058] 實(shí)施例3:選區(qū)激光澤火制造金屬預(yù)制材料碳鋼板
[0059] 針對不同的板材成分和激光工藝參數(shù)，可W基于選區(qū)激光澤火技術(shù)獲得不同的強(qiáng) 初化相形狀、尺寸大小、分布密度的金屬基復(fù)合材料。相應(yīng)的參數(shù)如表2所示。可見，通過 選擇不同的基體材料、光斑直徑、功率密度、增強(qiáng)相的分布方式與密度，采用光纖激光器和 圖1所示的點(diǎn)陣式圖樣，獲得的同素異構(gòu)金屬基復(fù)合材料，其強(qiáng)度、塑性指標(biāo)根據(jù)第二相的 尺寸大小、密度與方式不同而存在較大的差別。
[0060] 表2.不同工藝參數(shù)選區(qū)激光澤火獲得金屬基復(fù)合材料碳鋼板力學(xué)性能指標(biāo)
[0061]
[0062] 實(shí)施例4:基于選區(qū)激光烙凝澤火的金屬預(yù)制材料碳鋼板的制造方法。
[0063] 與實(shí)施例3類似，通過選擇板材的成分和激光工藝參數(shù)，可W基于選區(qū)激光烙凝 澤火技術(shù)獲得不同的強(qiáng)初化相形狀、尺寸大小、分布密度的金屬基復(fù)合材料。相應(yīng)的參數(shù)如 表3所示。可見，通過選擇不同的基體材料，光斑直徑、功率密度、增強(qiáng)相的分布方式與密 度，采用光纖激光器和圖1所示的點(diǎn)陣式圖樣，獲得的金屬預(yù)制材料，其強(qiáng)度、塑性指標(biāo)根 據(jù)第二相的尺寸大小、密度與方式不同而存在較大的差別。
[0064] 表3.不同工藝參數(shù)激光烙凝澤火獲得的金屬基復(fù)合材料碳鋼板力學(xué)性能指標(biāo)
[0065]
[0067] 實(shí)施例5 :基于選區(qū)激光澤火的不同形狀及尺寸增強(qiáng)相的金屬基復(fù)合材料板
[0068] 實(shí)際上，根據(jù)金屬零件的受力狀況，將增強(qiáng)相設(shè)計(jì)成長纖維狀外，還可W將其設(shè)計(jì) 為單方向的短纖維狀、不同取向的短纖維狀，或者網(wǎng)格狀，或者是采用不同強(qiáng)化區(qū)域混合的 方式。本實(shí)例采用1. 6mm的20鋼板為原材料，單面澤火深度0. 8mm，典型的實(shí)施方案如表4 中的參數(shù)與圖形所示。
[0069] 表4.基于選區(qū)激光澤火預(yù)制不同形狀及尺寸增強(qiáng)相后金屬基復(fù)合材料板的性能 對比
[0070]
[0071] 除了圖2所示的貫穿線條狀增強(qiáng)相外，在復(fù)合材料設(shè)計(jì)時，還可W采用其它的增 強(qiáng)相圖樣的形狀及其陣列，將激光澤火或者烙凝澤火的增強(qiáng)相區(qū)域設(shè)計(jì)成短條狀馬氏體強(qiáng) 化區(qū)，或者網(wǎng)格狀分布方式。雖然所采用的激光功率密度與光斑直徑基本相同，但是增強(qiáng)相 的形狀與分布方式發(fā)生了變化，使得所形成的金屬基復(fù)合材料整體抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及 延伸率會相應(yīng)不同，具體的變化程度取決于增強(qiáng)相的數(shù)量、大小、分布密度與方式。顯然，基 于激光選區(qū)硬化形成的金屬基復(fù)合材料，增強(qiáng)相的尺寸大小、分布及其密度可W根據(jù)需要 更加方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)控，因此可用于制造增強(qiáng)相任意形狀組合的金屬基復(fù)合材料?？?W根據(jù)金屬基復(fù)合材料的性能要求，將圖4的垂直交錯短桿陣列增強(qiáng)相和圖1點(diǎn)陣狀增強(qiáng) 相或者圖2貫穿線條狀增強(qiáng)相組合起來。
[0072] 需要指出的是，在制造各種零件的預(yù)制板時，上述增強(qiáng)相圖樣的形狀、尺寸及分布 方式必須根據(jù)待加工零件的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)與調(diào)整，在需要后續(xù)沖壓加工、彎折加工的區(qū)域 不進(jìn)行復(fù)合化處理，從而確保工件的加工性能。
[0073] 上述的金屬基復(fù)合材料化處理可W采用激光澤火處理，也可W采用激光烙凝澤火 處理。當(dāng)基板的厚度較大時，可W采用雙面激光澤火方式獲得條狀增強(qiáng)相。采用的激光器可 W是波長為1064皿或者532皿的固體激光器（包括光纖激光器），也可W是波長為800皿 左右的二極管激光器，或者波長為10. 6微米的C〇2激光器。激光束斑也可W是矩形或者其 它形狀。激光束的輸出方式可w是連續(xù)或者脈沖輸出，或者兩者的組合。
[0074] 上述工藝不僅僅局限于激光澤火或者烙凝澤火技術(shù)，也可W采用等離子電弧澤火 或者烙凝澤火、電子束澤火或者烙凝澤火技術(shù)等方式實(shí)現(xiàn)選區(qū)強(qiáng)初化處理，獲得增強(qiáng)相的 陣列。對于不誘鋼材料體系而言，還可W采用激光固溶強(qiáng)化-時效處理的方式制備金屬預(yù) 制材料。
[0075] 實(shí)施例6:金屬預(yù)制材料型材的制備方法
[0076]在汽車、高速列車、飛機(jī)等運(yùn)載工具制造中，車身結(jié)構(gòu)件隱藏在覆蓋件下，主要起 到支撐和抗沖擊作用，分布在車身各處的鋼梁是結(jié)構(gòu)件的一種。鋼梁采用的鋼板厚度和材 質(zhì)規(guī)格都比車身覆蓋件高，運(yùn)些鋼梁將不同強(qiáng)度鋼材焊接在一起圍成一個閉合斷面結(jié)構(gòu)， 是為了形成有效吸能區(qū)，可在車輛發(fā)生碰撞時吸收撞擊能量，保護(hù)乘客的生命安全。還有一 些鋼梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成不同形狀來承受特定方向的力。
[0077] 汽車框架結(jié)構(gòu)件厚度一般為1~3mm，大梁厚度為2. 5~12. 0mm，屬于主要承力結(jié) 構(gòu)件或者次承力結(jié)構(gòu)件。對于運(yùn)些型材，同樣可W采用金屬基復(fù)合材料預(yù)制板與后續(xù)成形 加工處理相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造。
[0078] 對于原來厚度為4. 5mm碳鋼制造而成的型材，采用本發(fā)明方法可W有效減輕型材 的重量。具體實(shí)施方法如下：
[0079] (1)采用厚度為3mm的30#碳鋼（可W是鍛鋒板）板材作為原材料；
[0080] (2)根據(jù)所擬制造型材的形狀，設(shè)計(jì)金屬基復(fù)合材料硬化相的形狀、大小、分布方 式和密度。注意在需要沖壓變形或者折彎成形區(qū)域，完全沒有硬化相；
[008。 做采用高能密度激光束作為熱源，通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦，光斑直徑大小為6mm2,采 用圖1的點(diǎn)陣圖案，對上述碳鋼型材進(jìn)行選區(qū)激光澤火處理，硬化區(qū)域均勻分布，單面澤火 深度1.5mm，強(qiáng)化面積比為65%。形成同素異構(gòu)金屬基復(fù)合板材。注意在激光處理時，對于 需要深沖變形的區(qū)域，暫時不處理。
[0082] (4)采用沖壓或者冷彎等工藝，對預(yù)制好的金屬基復(fù)合板材進(jìn)行成形加工，使其達(dá) 到所設(shè)計(jì)型材的最終尺寸。
[0083] (5)對深沖完成后型材原為了便于折彎為做處理的部位，采用激光選區(qū)澤火工藝 補(bǔ)齊增強(qiáng)相。
[0084] 根據(jù)對所成形型材的性能要求進(jìn)行檢驗(yàn)，采用本發(fā)明制造的厚度為3mm金屬預(yù)制 材料型材，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相應(yīng)提高到1.5倍，而延伸率為0.46倍。因此，3mm金屬預(yù) 制材料的型材可W代替原來4. 5mm厚型材。運(yùn)一結(jié)果說明采用本發(fā)明的新工藝新方法，可 W使得該型材的力學(xué)性能保持相同的情況下，重量減輕30~50%，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目 的。
[0085] 采用本發(fā)明的方法也可W對已經(jīng)沖壓或者彎折成形的金屬型材進(jìn)行金屬基復(fù)合 化處理。其中增強(qiáng)相的尺寸大小、分布方式、數(shù)量取決與型材力學(xué)性能的要求。采用先金屬 基復(fù)合化預(yù)制處理、后成型的工藝方法和先成型、后金屬基復(fù)合化處理，在零件性能上沒有 顯著差別，但是前者對選擇性強(qiáng)初化處理的設(shè)備要求更低、工藝更加簡單、更加適合批量化 生產(chǎn)，因此生產(chǎn)成本更低。
[008引實(shí)施例7:鐵合金的金屬基復(fù)合材料制備
[0087]根據(jù)鐵合金的成分或者顯微組織不同，鐵合金分為α鐵合金、β鐵合金和α+β 鐵合金。其中，TC4燈i-6Al-4V)合金是α+β型的鐵合金，具有馬氏體相變特征，可W采用 澤火方式進(jìn)行強(qiáng)化處理。因此，對于運(yùn)類鐵合金可W采用選區(qū)強(qiáng)初化處理方式，得到同素異 構(gòu)型金屬基復(fù)合材料。
[0088] 本實(shí)施例采用厚度為1. 5mm、3. 0mm、5mm的TC4鐵合金板作為原材料，用高功率光 纖激光器作熱源，激光功率密度1. 5X104W/cm2~2. 2X10 4W/cm2,光斑直徑大小為5mm，單面 澤火深度分別為0. 7mm、1. 5mm和2. 0mm;對鐵板的雙面分別進(jìn)行選區(qū)激光澤火處理，形成直 徑為5mm、強(qiáng)化區(qū)域面密度分別為30%、50%和70%的增強(qiáng)相陣列，硬化相的分布方式如圖 1的點(diǎn)陣。
[0089] 對于TC4運(yùn)種α+β型鐵合金，常規(guī)澤火加熱時通常并不加熱到β單相區(qū)，而是 加熱到α+β兩相區(qū)的上部，W避免β區(qū)長時間加熱導(dǎo)致的晶粒急劇長大，造成熱處理后 材料變脆。為了避免β粗晶脆性，TC4鐵合金的常規(guī)熱處理不容許加熱到β單相區(qū)。而 激光澤火由于是瞬時加熱，因此加熱溫度可W更高，得到的晶粒更細(xì)小、β相的W及其中合 金元素的含量更高，有利于澤火強(qiáng)化。
[0090] 經(jīng)過激光澤火后，TC4鐵合金中的β相通過無擴(kuò)散的馬氏體型相變轉(zhuǎn)變成α'馬 氏體。本實(shí)施例獲得的TC4鐵合金金屬預(yù)制材料性能，包括屈服強(qiáng)度〇