[發明專利]利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝

有效

• 申請號: 201610880917.4
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN106435158B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 曹宇鵬;陳浩天;花國然;王恒;蔣蘇州;陳怡平;馬建軍;朱娟;朱珉睿
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00;C21D11/00;C22F1/053
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙)32245
• 代理人: 蔡晶晶

1.一種利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，其特征在于步驟如下：

步驟1、在工件表面進行激光微織構處理，微織構采用的激光能量為P0，微織構密度為B, 微織構的激光能量P0的范圍為P1-P2；

步驟2、采用K9玻璃作為約束層對激光微織構處理過的工件表面進行激光沖擊強化，所述激光沖擊強化的激光能量P3，該能量可使得未處理過的工件表面出現殘余應力洞；同時使用PVDF壓電傳感器進行工件表面動態應變檢測；

步驟3、若黏貼在表面的PVDF壓電傳感器檢測不到稀疏波，則減小微織構密度，重復步驟1-2，直到檢測到稀疏波；若PVDF壓電傳感器檢測到稀疏波，則增大微織構密度，重復步驟1-2，直到檢測不到稀疏波；以剛好檢測不到稀疏波時所對應的微織構密度作為相應激光微織構處理激光能量下的最小可行微織構密度；

步驟4、調整激光微織構處理的激光能量P0，并重復步驟1-3，最終獲得由微織構激光能量和對應的最小可行微織構密度構成的若干個數據對，選擇微織構孔深適中，微織構密度最小的數據對，作為實施的微織構的激光能量和微織構密度；

步驟5、測量以K9玻璃為約束層，以激光能量P3進行激光沖擊強化后試樣加載區域邊緣滑移深度；

步驟6、以去離子水為約束層，調節激光沖擊強化的激光參數，使得激光沖擊后試樣加載區域邊緣滑移深度約等于步驟5中的試樣加載區域邊緣滑移深度；

步驟7、以篩選出的微織構密度和相應能量的激光在工件表面制備微織構，然后以去離子水為約束層，用調節后的激光參數對工件表面進行激光沖擊強化。

2.根據權利要求1所述的利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，其特征在于：步驟1中，微織構激光能量P0的范圍為0.2mj-1mJ，激光的光斑尺寸為1μm，微織構凹坑距離范圍為：0-140μm。

3.根據權利要求1所述的利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，其特征在于：所述工件表面預先打磨成鏡面。

4. 根據權利要求1所述的利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，其特征在于：借助日本基恩士VHX 1000c超景深三維顯微鏡觀察材料的三維形貌，確定試樣加載區域邊緣滑移深度。

5. 根據權利要求1所述的利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，其特征在于：步驟5中，測量獲得的試樣加載區域邊緣滑移深度為H1，步驟6中，用使激光能量P4進行激光沖擊強化，其中，P1<P4<P3，測量以去離子水為約束層激光沖擊后試樣加載區域邊緣滑移深度為H2，若H2>H1則選擇激光能量為P4’ =P1+0.618*(P4-P1)的激光進行強化沖擊實驗，若 H2<H1則選擇激光能量P4’=P4+0.618*(P3-P4) 的激光進行強化沖擊實驗；激光沖擊后試樣加載區域邊緣滑移深度H2’，不斷調節沖級強化激光的能量，直到H2’≈H1。

6.根據權利要求1所述的利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，其特征在于：步驟6完成后，測量激光沖擊區域殘余應力，若分布不均勻則調整調節強化沖擊激光參數，直至表面殘余應力分布均勻。

7. 根據權利要求1所述的利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，其特征在于：步驟1中, 使用光纖激光器對工件表面進行熱處理，制備表面微織構。

8.根據權利要求1所述的利用表面微織構去除殘余應力洞的工件表面激光沖擊工藝，其特征在于：步驟2中使用脈沖激光器的強激光誘導沖擊波的力學效應對工件表面進行激光沖擊強化。