[發(fā)明專(zhuān)利]粉末材料激光吸收率的測(cè)試方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310001877.8
• 申請(qǐng)日: 2013-01-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103063702A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏宇;程滿;周建忠;孫桂芳;袁曉明;趙玉鳳;黎向鋒;胥保文;龐婧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N25/20
• 分類(lèi)號(hào): G01N25/20
• 代理公司: 南京天華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料性能檢測(cè)方法及裝置，尤其是一種粉末狀材料激光吸收特性檢測(cè)方法及裝置，具體地說(shuō)是一種激光熔覆技術(shù)中常用的微米或納米級(jí)粉末材料激光吸收率的測(cè)試方法及其裝置。

背景技術(shù)

激光加工的本質(zhì)是利用材料吸收的激光能量來(lái)改變材料的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)一定的加工目的。激光熔覆技術(shù)是工程實(shí)踐中應(yīng)用較為廣泛的激光加工技術(shù)之一，其所使用的熔覆材料按初始供應(yīng)狀態(tài)可分為粉末狀、膏狀、絲狀、棒狀和薄板狀，其中應(yīng)用最多的是粉末材料。因此，表征或測(cè)量粉末材料對(duì)激光的吸收能力即激光吸收率，無(wú)論是在激光熔覆技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域還是在激光熔覆技術(shù)理論研究領(lǐng)域都有重要意義。

目前，激光吸收率的測(cè)量方法主要有三類(lèi)。第一類(lèi)方法，是通過(guò)測(cè)量材料的反射率，再用1減去反射率而求出材料吸收率。這方面的主要研究有：利用線偏振光在材料表面反射后會(huì)被調(diào)制成橢圓偏振光的原理來(lái)測(cè)量反射率和利用積分球法測(cè)量反射率（如，宇航學(xué)報(bào)，1983，3：89-104；中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所的一項(xiàng)實(shí)用新型專(zhuān)利，2004，公開(kāi)號(hào)CN03212220.9；西北工業(yè)大學(xué)的一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，2011，公開(kāi)號(hào)CN102435582）。此類(lèi)方法的測(cè)量裝置都比較復(fù)雜，利用偏振原理的方法需要專(zhuān)門(mén)的偏振計(jì)量裝置，而積分球法需要積分球和能夠快速測(cè)量激光能量的裝置，當(dāng)激光功率較大且被測(cè)材料對(duì)激光的反射率較高時(shí)，由于容易造成積分球內(nèi)表面的損傷，故積分球法有一定的局限性。第二類(lèi)方法，則是根據(jù)激光作用區(qū)材料狀態(tài)發(fā)生變化的情況來(lái)間接研究材料的吸收情況，這類(lèi)方法主要是通過(guò)測(cè)量激光熱作用區(qū)的幾何尺寸來(lái)對(duì)激光吸收率進(jìn)行間接評(píng)定，這類(lèi)方法一般只能用于對(duì)激光吸收率進(jìn)行定性的評(píng)價(jià)。第三類(lèi)方法，是從量熱角度出發(fā)，通過(guò)測(cè)量材料的溫度變化并進(jìn)行相應(yīng)的熱力學(xué)計(jì)算而得到激光吸收率。這方面的主要研究工作有：利用集總參數(shù)法進(jìn)行吸收率的計(jì)算和利用有限差分法的一維和二維的非穩(wěn)態(tài)傳熱學(xué)模型計(jì)算吸收率（如，清華大學(xué)摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，物理學(xué)報(bào)，2001，50（5）：856-859）。利用集總參數(shù)法測(cè)量材料的激光吸收率，該測(cè)量方法首先必須滿足集總參數(shù)條件，即通過(guò)測(cè)量銅基體的溫度反應(yīng)材料的溫度，存在要求材料的溫度與銅基體的溫度一致等局限性。而且，前述這些現(xiàn)有方法均只適用于塊體材料（通常將塊體制成一薄片）或塊體材料上的薄膜，難以測(cè)試粉末材料的激光吸收率。

據(jù)申請(qǐng)人所知，到目前為止，尚未有一種粉末材料激光吸收率的測(cè)試方法及其裝置可供使用，造成在粉末激光熔覆技術(shù)的理論研究和工程實(shí)踐應(yīng)用中難以有效表征粉末材料的激光吸收率，一定程度上限制了粉末激光熔覆技術(shù)在零件凈近成形等領(lǐng)域中更為廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)目前因尚未有一種粉末材料激光吸收率的測(cè)試方法及其裝置可供使用，故造成在粉末激光熔覆技術(shù)的理論研究和工程實(shí)踐應(yīng)用中難以有效表征粉末材料的激光吸收率，制約了粉末激光熔覆技術(shù)在零件凈近成形等領(lǐng)域中更為廣泛應(yīng)用的問(wèn)題，發(fā)明一種能直接對(duì)粉末進(jìn)行吸收率檢測(cè)的粉末材料激光吸收率的測(cè)試方法及其裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：

一種粉末材料激光吸收率的測(cè)試方法，其特征是它包括以下步驟：

步驟1：將待測(cè)粉末置于干燥箱中干燥，干燥溫度為110-130℃，干燥時(shí)間不少于6小時(shí)；

步驟2：將傳熱體5置粉表面用丙酮清洗以去除其上灰塵等粘附物，在清洗后的傳熱體5置粉表面均勻涂覆一層導(dǎo)熱硅脂4，導(dǎo)熱硅脂4的厚度不大于0.5毫米；

步驟3：采用送粉器送粉或手工鋪粉的方法，在涂覆有導(dǎo)熱硅脂的傳熱體5置粉表面上均勻覆蓋一層已干燥后的待測(cè)粉末，直至傳熱體5置粉表面上導(dǎo)熱硅脂完全被待測(cè)粉末覆蓋形成均勻致密的待測(cè)粉末層3，并吹去多余未粘附粉末；

步驟4：將覆蓋有待測(cè)粉末層的傳熱體5置于絕熱箱體6中，通過(guò)傳熱體溫度傳感器10和水體溫度傳感器11分別檢測(cè)出傳熱體5和水溶液的初始溫度，傳遞并顯示在計(jì)算機(jī)15的顯示器上，當(dāng)它們的初始溫度相等時(shí)將此溫度記為???????????????????????????????????????????????，即可開(kāi)始測(cè)試粉末的激光吸收率；