[發(fā)明專利]一種碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法

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• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113429218A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張帆;陳貝迪;張金詠;王為民;傅正義
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C04B41/00
• 分類號: C04B41/00;C04B41/80
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 姜婷

本發(fā)明公開一種碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法，包括如下步驟：提供含有至少一拋光面的碳化硼陶瓷試件；在碳化硼陶瓷試件的一拋光面覆蓋吸收層，并在吸收層上施加約束層；將施加約束層的拋光面朝向激光束并對其進(jìn)行激光沖擊強化處理；其中，激光沖擊強化處理采用波長為1064nm的激光器，脈沖20?50ns，激光的光斑直徑為2?4mm，單脈沖能量2?7J，頻率2?5Hz，單脈沖激光光斑搭接率在37.5％?62.5％，沖擊次數(shù)為2次。本發(fā)明提供的碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法，能夠?qū)崿F(xiàn)碳化硼陶瓷的高質(zhì)量沖擊強韌化，并避免由于激光沖擊強化引起的整體結(jié)構(gòu)變形和破損。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光沖擊強化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法。

背景技術(shù)

碳化硼材料因具有密度低、強度大、熱穩(wěn)定性好以及化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，常用于直升機的輕型裝甲、坦克的防彈裝甲。碳化硼陶瓷雖具備優(yōu)良的抗侵徹性能，但是它斷裂韌性低、脆性大，導(dǎo)致在其實際的應(yīng)用中出現(xiàn)易破碎、抗多發(fā)打擊性能弱等情況，在一定程度上限制了其應(yīng)用，故高性能陶瓷的強韌化成為目前陶瓷材料研究的熱點。

激光沖擊強化技術(shù)是一種先進(jìn)的表面強化技術(shù)。激光透過約束層照射在吸收層上，吸收層吸收激光能量產(chǎn)生等離子體，等離子體繼續(xù)吸收激光能量形成沖擊波，沖擊波向零件內(nèi)部傳播，從而在材料表層形成密集、穩(wěn)定位錯結(jié)構(gòu)的同時，使材料表層產(chǎn)生應(yīng)變硬化，殘留高幅壓應(yīng)力，激光沖擊強化誘導(dǎo)的殘余壓應(yīng)力可以有效抑制裂紋擴展，提高材料的抗彎強度和斷裂韌性。

激光沖擊強化技術(shù)在金屬和合金材料表面強化處理已取得工業(yè)化應(yīng)用，成為一項成功的金屬強化技術(shù)。但由于陶瓷材料大多易碎，并且抗熱震性較差，現(xiàn)有的金屬強化技術(shù)不能直接用于陶瓷。目前，有關(guān)陶瓷材料的激光沖擊強化的研究較少，尚無系統(tǒng)的激光-陶瓷相互作用的報道。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法，以實現(xiàn)碳化硼陶瓷的高質(zhì)量沖擊強韌化，并避免由于激光沖擊強化引起的整體結(jié)構(gòu)變形和破損。

本發(fā)明提供一種碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法，包括如下步驟：

提供含有至少一拋光面的碳化硼陶瓷試件；

在碳化硼陶瓷試件的拋光面覆蓋吸收層，并在吸收層上施加約束層；

將碳化硼陶瓷試件的拋光面朝向激光束并對其進(jìn)行激光沖擊強化處理；其中，激光沖擊強化處理采用波長在1064nm范圍內(nèi)的激光器，脈沖20-50ns，激光的光斑直徑為2-4mm，單脈沖能量2-7J，頻率2-5Hz，單脈沖激光光斑搭接率在37.5％-62.5％，沖擊次數(shù)為2次。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法，能夠?qū)崿F(xiàn)碳化硼陶瓷的高質(zhì)量沖擊強韌化，并避免由于激光沖擊強化引起的整體結(jié)構(gòu)變形和破損。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法一實施方式的工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明提供的碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法所用裝置圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法，該碳化硼陶瓷的激光沖擊強化方法采用單脈沖光束在碳化硼陶瓷表面進(jìn)行全表面覆蓋沖擊，包括如下步驟：

S1、提供含有至少一拋光面的碳化硼陶瓷試件；

S2、在碳化硼陶瓷試件的一拋光面覆蓋吸收層，并在吸收層上施加約束層；