[发明专利]激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法，其特征在于，借助激光辐照热效应和激光诱导力效应将预先浸涂在金属基体表面的纳米陶瓷颗粒完全嵌入到金属基体表层，在金属基体表面形成一层高密度均匀纳米颗粒增强复合薄膜，具体步骤为：

A) 选取用于表面处理的纳米陶瓷粉末；

B) 选取待处理的金属基体，并对金属基体表面进行打磨和抛光，然后在酒精中进行超声波清洗；

C) 将步骤A)选取的纳米陶瓷粉末配制成酒精悬浊液，然后进行超声分散，再浸涂在金属基体表面上，静置晾干；

D) 用纳秒脉冲激光辐照预涂纳米陶瓷颗粒的金属基体表面至熔化，使纳米颗粒浸入金属基体表面熔化形成的熔池，冷却凝固后半嵌入金属基体表面；

E) 用黑漆或铝箔作为吸收层包覆步骤D)得到的纳米颗粒半嵌入的金属基体表面，然后固定在工作台上，采用流水或K8玻璃作为约束层；

F) 用纳秒脉冲激光器进行激光冲击处理，利用激光冲击波力效应使纳米陶瓷颗粒完全嵌入基体表层，在金属基体表面制备纳米颗粒增强复合薄膜。

2.根据权利要求1所述的激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法，其特征在于，在所述步骤F)之后，重复步骤C)至步骤F)，实现两层以上纳米陶瓷颗粒的嵌入，获得高厚度的均匀纳米颗粒增强复合薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述的纳米陶瓷粉为Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、HfO₂、AlN、TiN、BN、Si₃N₄、TiC、WC、SiC、TiB₂、ZrB₂中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的一种激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述的纳米陶瓷粉的粒径平均尺寸为10 nm-200 nm。

5.根据权利要求1或2所述的激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述的金属基体为Al、Al合金、Mg、Mg合金、Ti、Ti合金、Cu、Cu合金、Ni、Ni合金、铸铁或钢。

6.根据权利要求1或2所述的激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤C)中浸涂的速度为1 mm/s-10 mm/s。

7.根据权利要求1或2所述的激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤D)中的纳秒脉冲激光器辐照工艺参数为：激光能量密度0.1 J/cm²-1 J/cm²，激光脉宽5 ns-15 ns，光斑直径1 mm-10 mm。

8.根据权利要求1或2所述的激光热力复合诱导纳米颗粒增强复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤E)中的纳秒脉冲激光器冲击工艺参数为：功率密度1 GW/cm²-10 GW/cm²，激光脉宽5 ns-40 ns，光斑直径0.5 mm-10 mm，搭接率10%-90%，工作台移动速度0.2 mm/s-5 mm/s。