[發明專利]一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方法

在審

• 申請號: 201610172157.1
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105648201A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 羅開玉;劉波;魯金忠;景祥
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方法，其特征在于：采 用激光沖擊強化的方法，使得自修復材料內微裂紋處填充的修復劑微膠囊囊壁完 全破裂，修復液完全流出與材料內的催化劑充分混合粘接裂紋，提升粘合效果； 同時由于激光沖擊的作用，導致材料表層產生塑性變形，使得微膠囊因修復劑流 出而產生的中空部分被壓實而消失，對于未穿過微膠囊的微裂紋也得到愈合；另 外，由于激光沖擊的作用，使得裂紋及周圍區域的表層晶粒得到細化，表層組織 更加緊密，其誘導產生的殘余壓應力層能有效地平衡材料使用過程中的拉應力， 因而有效的防止裂紋擴散及新裂紋的生成。

2.如權利要求1所述的一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方 法，其特征在于：具體步驟為：

(1)測定金屬損傷件裂紋的最大深度h，要求滿足0<h<3H/4，H為激光沖擊 強化的影響深度；

(2)對損傷件裂紋及裂紋周圍區域的基體表面進行打磨，打磨時使用由粗到 細的金相砂紙，確保打磨后裂紋周圍區域的基體表面平整光滑，粗糙度小于或等 于Ra0.3；然后使用丙酮清洗裂紋，去除殘留的油漬；

(3)在損傷件表面上貼一層鋁箔作為吸收層，鋁箔需覆蓋整個裂紋區域及裂 紋周圍區域基體材料的表面；然后用流水作為透明約束層，對其進行大面積搭接 的激光沖擊強化；

(4)內嵌式微膠囊在沖擊波壓力的作用下，囊壁幾乎完全破裂，修復劑流出， 將沖擊強化后的損傷件試樣進行固化；

(5)去除鋁箔，打磨并清洗固化后的損傷件裂紋及周圍區域的基體表面，至 此完成損傷件的修復工作。

3.如權利要求2所述的一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方法， 其特征在于激光沖擊強化的影響深度H的獲得方式如下：

選取激光沖擊強化工藝參數，包括激光脈沖能量、脈寬、光斑直徑、橫向搭 接率和縱向搭接率，對自修復基體材料進行激光沖擊強化試驗，獲得激光沖擊強 化的影響深度H。

4.如權利要求3所述的一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方法， 其特征在于：激光沖擊強化的影響深度H通過激光沖擊強化試驗后深度方向上 材料的硬度變化方式獲得。

5.如權利要求3所述的一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方 法，其特征在于：激光沖擊強化實驗過程中的工藝參數范圍為：激光脈沖能量 3-9J，脈寬5-20ns，光斑直徑1-3mm，橫向搭接率和縱向搭接率均為30％-50％。 鋁箔作為吸收層，厚度為0.1mm；流水作為透明約束層，厚度為1mm。

6.如權利要求2所述的一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方法， 其特征在于：所述裂紋周圍區域是指損傷件裂紋周圍3mm范圍區域。

7.如權利要求6所述的一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方法， 其特征在于：所述裂紋周圍區域是指以裂紋輪廓線為基準，向外擴展3mm的區 域。

8.如權利要求2所述的一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方 法，其特征在于：激光沖擊強化的參數為：激光脈沖能量3-9J，脈寬5-20ns， 光斑直徑1-3mm，橫向搭接率和縱向搭接率均為30％-50％。吸收層的厚度為0.1 mm，透明約束層的厚度為1mm。

9.如權利要求2所述的一種利用激光沖擊波提高自修復材料修復效果的方法， 其特征在于：將沖擊強化后的損傷件試樣在溫度為25℃，壓力為20MPa的條件 下進行固化，為了達到最佳粘合效果，選擇固化時間為24小時。