[發明專利]一種鋁合金的超低溫激光沖擊強化方法

在審

• 申請號: 201710573070.X
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107267903A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 李松夏;喬紅超;趙吉賓;陸瑩;胡太友;喬冬陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: C22F3/00
• 分類號: C22F3/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 許宗富,周秀梅

1.一種鋁合金的超低溫激光沖擊強化方法，其特征在于：該方法是采用激光沖擊強化技術在超低溫環境下對鋁合金試件進行強化處理，該方法具體包括如下步驟：

(1)試件表面覆蓋吸收層：在潔凈間中，在鋁合金試件的工作端面上覆蓋厚度為80-150μm的吸收層；所述吸收層為黑漆、鋁箔或黑膠帶；

(2)施加約束層：將覆蓋有吸收層的鋁合金試件安裝在工作臺上，在吸收層上施加一層厚度為1-3mm的約束層；所述約束層為光學透光玻璃；

(3)激光預沖擊處理：將鋁合金試件工作端面朝向激光束，以脈寬為3-40ns、波長為532nm或1064nm、激光能量為0.5-10J、重復頻率為0.1-10Hz、光束直徑為0.5-10mm的激光束進行預沖擊處理；預沖擊處理中，搭接率為0-50％，沖擊1-2遍；

(4)激光沖擊處理：預沖擊處理后，將鋁合金試件放入深冷箱中，在-125～-135℃的超低溫環境下，以脈寬為3-40ns、波長為532nm或1064nm、激光能量為1-20J、重復頻率為0.1-10Hz、光束直徑為0.5-10mm的激光束進行沖擊處理；沖擊處理中，搭接率為0-50％，沖擊2-6遍。

2.根據權利要求1所述的鋁合金的超低溫激光沖擊強化方法，其特征在于：所述超低溫環境的實現過程為：預沖擊處理后，將鋁合金試件放入深冷箱中，通過漏斗向深冷箱中不斷補充液氮，同時保持鋁合金試件底部與液氮接觸，并使其保持在-125～-135℃。

3.根據權利要求1所述的鋁合金的超低溫激光沖擊強化方法，其特征在于：在鋁合金試件表面覆蓋吸收層之前，對試件工作端面進行預處理，預處理過程為：將試件放入裝有溫度20-24℃、濃度75-95％的乙醇水溶液的超聲清洗機中，在超聲頻率為38-47kHz條件下清洗8-10min；再用0.4-0.8MPa的干燥氮氣吹干，然后放入干燥箱中，在100℃干燥10min。

4.根據權利要求1所述的鋁合金的超低溫激光沖擊強化方法，其特征在于：在對鋁合金試件進行激光沖擊處理后，對試件表面進行清洗，清洗過程為：首先去除試件工作端面涂覆的吸收層，然后將試件放入裝有溫度20-24℃、濃度75-95％的乙醇水溶液的超聲清洗機中，在超聲頻率為38-47kHz條件下清洗10-15min，再用去離子水沖洗1-2min后，用干燥的氮氣吹干。

5.根據權利要求1所述的鋁合金的超低溫激光沖擊強化方法，其特征在于：步驟(2)進行預沖擊處理時使用的激光能量為步驟(3)進行沖擊處理時使用的激光能量的二分之一。

6.根據權利要求1所述的鋁合金的超低溫激光沖擊強化方法，其特征在于：步驟(1)中，吸收層以粘貼或涂覆的方式覆蓋于鋁合金試件工作端面上，吸收層的厚度要求均勻，吸收層與試件表面之間無氣泡。

7.根據權利要求1所述的鋁合金的超低溫激光沖擊強化方法，其特征在于：步驟(2)中，施加的約束層是光學透光玻璃，要求玻璃能夠透過波長532nm和1064nm的激光束，并要求玻璃與吸收層之間貼合緊密無縫隙。