[發明專利]一種具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法

有效

• 申請號: 202110322286.5
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113234918B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 盧國鑫;季忠;王佃剛;宿慶財;張國芳;杉岡幸次;趙國群
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

1.一種具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法，其特征在于，步驟如下：

(1)搭建激光誘導空化試驗裝置，激光誘導空化試驗裝置包括激光沖擊實驗平臺，激光沖擊實驗平臺上設置試樣材料，試樣材料表面設置涂覆裝置，涂覆裝置內設置液體介質，液體介質厚度為5mm-10mm；

(2)啟動激光器進行激光空化試驗，調整激光參數，使液體介質內的空化泡形成強度最大，空化泡形成強度最大時對應的激光參數為最優激光參數；

(3)激光沖擊實驗平臺上重新設置試樣材料，采用步驟(2)中的最優激光參數，調整不同的液體介質厚度進行激光空化試驗，觀測空化泡的位置與試樣材料的相對距離，測試空化泡位置與試樣材料的相對距離在1-3mm時激光空化的試樣材料的性能變化，性能為機械性能或縱向塑性變形程度，機械性能為硬度或表面殘余應力，性能提高最大的試樣材料對應最優相對距離，最優相對距離對應的液體介質厚度為最優液體介質厚度；

(4)激光沖擊實驗平臺上重新設置試樣材料，試樣材料表面涂覆吸收層，采用步驟(2)中的最優激光參數，步驟(3)中的最優液體介質厚度進行激光沖擊處理，然后對獲得的試樣材料表面的單光斑區域內的殘余應力進行測量和判斷，判斷原則為：

獲得的殘余應力分布狀態中，當顯示單光斑的中心區域相對于周邊區域具有相同或較低程度的殘余壓應力分布時，則實際加工液體介質厚度選擇目前確定的最優液體介質厚度，當顯示單光斑的中心區域相對于周邊區域具有更高程度的殘余壓應力分布時，則進入下一步，繼續調整液體介質厚度；

(5)以最優液體介質厚度為基準，以試錯法為基本原則，首先挑選步驟(3)中使空化泡的位置與試樣材料的相對距離在1-3mm的激光空化試樣材料的液體介質厚度，以挑選的液體介質厚度和最優激光參數對涂覆吸收層的試樣材料進行激光沖擊處理，當顯示單光斑的中心區域相對于周邊區域具有相同程度的殘余壓應力分布時，選擇該條件所對應的液體介質厚度為實際加工液體介質厚度；

(6)采用確定的最優激光參數和實際加工液體介質厚度對待加工材料進行激光沖擊處理。

2.如權利要求1所述的具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法，其特征在于，步驟(1)中試樣材料與激光光束聚焦位置距離為5-15mm；

優選的，步驟(1)中涂覆裝置為中空透明玻璃容器，涂覆裝置設置于試樣材料上側，涂覆裝置與試樣材料的接觸邊緣膠水密封。

3.如權利要求1所述的具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法，其特征在于，步驟(2)(3)(4)(5)中的液體介質為甘油或添加甘油的去離子水。

4.如權利要求1所述的具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法，其特征在于，步驟(2)中的激光參數包括激光能量、激光波長、激光脈寬和激光直徑。

5.如權利要求1所述的具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法，其特征在于，若步驟(3)中的液體介質厚度為10mm時仍無法使空化泡的位置與試樣材料的相對距離小于3mm，則在液體介質上設置K9玻璃。

6.如權利要求1所述的具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(3)中的觀測方式均為高速攝像直接觀測。

7.如權利要求1所述的具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法，其特征在于，步驟(3)和步驟(4)中，試樣材料與激光器的相對距離相同。

8.如權利要求1所述的具有離焦量的雙物理效應脈沖激光沖擊方法，其特征在于，步驟(4)中的吸收層為黑膠帶或黑漆，吸收層厚度為0.1-1mm。