[發明專利]一種利用熒光量子點檢測和監控機械部件裂紋的方法

無效

• 申請號: 201210586280.X
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103901003A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 欒偉玲;趙子銘;王管華;袁斌霞;萬真
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明涉及利用光學手段進行材料檢測和分析，尤其涉及一種利用熒光量子點檢測和監控機械部件裂紋的方法。

背景技術

機械工程中設備長時間運作，其部件會在機械力的作用下產生微小型裂紋，對設備造成了極大安全隱患。對關鍵部件的危險部位進行實時健康監測，對保障人員和設備的安全具有重要意義。

工程中，常用的無損裂紋檢測技術包括磁粉檢測、超聲檢測、射線檢測、滲透檢測等，以上檢測技術均具有較高的靈敏度，但是精度大多只能達到0.3-0.4mm。滲透檢測精度可以達到1μm，但是不能直接描述裂紋的寬度，而對于實驗室測試機械部件裂紋的表面覆膜法、電位法以及CCD監測裂紋擴展，都具備較高的精確度，可以達到微米量級，但外界干擾明顯，過程及后續處理工藝復雜，導致測試條件較難把握。

中國發明專利申請“基于量子點紅外熒光顯示技術的焊縫檢測方法”（發明專利申請號：201110403646.0公開號：CN102495078A）公開了一種基于量子點紅外熒光顯示技術的焊縫檢測方法。檢測過程包括：焊區表面的初步清理；量子點紅外熒光材料的加入；紅外激光掃描；探測器獲取缺陷圖像；缺陷記錄與分析。應用一種半導體量子點紅外熒光材料做焊接區缺陷標記，用相應波長紅外激光器的擴束激光進行焊縫的掃描，實現缺陷處熒光材料的紅外激發，然后以探測器進行實施圖像記錄。并可以對圖像作后期的處理得到焊縫更詳細的信息，分析與預測焊接區的缺陷分布狀況。該方法利用量子點線度在納米級的優勢可以實現微小焊縫的檢測，檢測精度高，過程簡單，并且是在不破壞焊縫的前提下檢測焊縫的缺陷，屬于無損檢測范疇。但是，該發明的方法僅適用于工件焊接質量和已有缺陷的檢測，不能用于對重要部件的危險部位進行實時安全監測。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用半導體熒光量子點固化樹脂覆膜進行機械部件開裂的裂紋檢測與監控的方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種利用熒光量子點檢測和監控機械部件裂紋的方法，其特征在于包括以下步驟：

S100）選擇熒光量子點材料和可固化成膜樹脂材料，制備可固化量子點成膜樹脂；

S200）在被監測機械部件的待檢測部位均勻涂敷所述的可固化量子點成膜樹脂，在待檢測部位固化形成熒光量子點樹脂覆膜；

S400）使用激發光源照射被監測機械部件的待檢測部位上的熒光量子點樹脂覆膜，通過觀測熒光量子點在裂紋處產生的熒光亮線，監測待檢測部位是否出現疲勞裂紋，并且用檢測裝置采集待檢測部位熒光量子點樹脂覆膜上的熒光光譜數據，儲存熒光光譜歷史數據；

S500）若待檢測部位出現疲勞裂紋，則把采集到的待檢測部位的熒光量子點樹脂覆膜的熒光光譜，與熒光光譜樣本數據和儲存的熒光光譜歷史數據進行比對分析，根據熒光光譜確定裂紋的寬度，對關鍵部件的危險部位的裂紋發出安全預警。

本發明的利用熒光量子點檢測和監控機械部件裂紋的方法的一種優選的技術方案，其特征在于還包括以下步驟：

S300）對涂有熒光量子點樹脂覆膜的金屬試樣進行疲勞拉伸試驗形成裂紋樣本，使用激發光源照射試樣上的熒光量子點樹脂覆膜，用檢測裝置獲取并記錄試樣上的非裂紋處和不同寬度裂紋處的熒光光譜，作為所述的熒光光譜樣本數據。

本發明的利用熒光量子點檢測和監控機械部件裂紋的方法的一種較佳的技術方案，其特征在于所述的步驟S100包括以下動作：

S120）選擇CdS/ZnS熒光量子點材料，與丙酮混合、離心分離并洗凈后溶于氯仿中；

S140）選擇環氧樹脂作為可固化成膜樹脂材料，并按照環氧樹脂的型號選擇配用的固化劑；

S160）將環氧樹脂與固化劑混合，加入洗凈后溶于氯仿中的CdS/ZnS熒光量子點材料，攪拌均勻，制成可固化量子點成膜樹脂。

本發明的利用熒光量子點檢測和監控機械部件裂紋的方法的一種更好的技術方案，其特征在于所述步驟S300包括以下動作：

S320）選擇金屬CT試樣進行疲勞拉伸試驗形成裂紋樣本,將步驟S100制備的可固化量子點成膜樹脂，均勻涂敷在熱處理后的金屬CT試樣表面，使可固化量子點成膜樹脂固化，在CT試樣表面形成熒光量子點樹脂覆膜；

S340）將CT試樣置于高頻疲勞試驗機進行拉伸，采用正弦波橫幅加載，待CT試樣產生裂紋后停止加載；