[发明专利]利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法

说明书

利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法，首先获取真实应力腐蚀裂纹不同深度处的几何形态，采用光刻技术加工不同裂纹深度处的应力腐蚀裂纹形态物，将其粘接起来，形成整个应力腐蚀裂纹形态物，然后将该应力腐蚀裂纹形态物与准备的不锈钢金属粉末、分散剂、蒸馏水、粘接剂混合物一起放入容器中，形成压坯试样，最后将压坯试样置于真空炉内进行脱胶和烧结，将烧结好的试样进行机械加工，获得具有最终目标尺寸和表面裂纹的人工应力腐蚀裂纹试件；本发明方法制备的试件可以对实际结构中自然应力腐蚀裂纹进行人工复制，具有裂纹形貌复杂、已知并可大批量制备的优点，能够广泛应用于应力腐蚀裂纹定量无损检测方法的检测能力认证制度中。

技术领域

本发明涉及应力腐蚀裂纹模拟试件的制备领域，具体涉及一种利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法。

背景技术

核电站中广泛采用对应力腐蚀敏感的奥氏体不锈钢材料，而且核电结构中拉应力和腐蚀环境的存在，使应力腐蚀裂纹广泛的存在于核电站的关键部位，如反应堆堆芯内部组件、蒸汽发生器的热交换管管板扩展部等。应力腐蚀裂纹的存在对核电结构的安全运行产生了巨大的威胁，而且考虑到经济效益，需要对裂纹的大小进行评测，因此对应力腐蚀裂纹的定量无损检测无比重要。目前，国际上提出检测能力认证制度，针对特定的检测目标对检测仪器系统和检测人员进行一体化认证。我国也在积极探讨引入针对应力腐蚀裂纹定量无损检测的检测能力认证制度，然而其技术关键之一就必须拥有典型的应力腐蚀裂纹试件。应力腐蚀裂纹不同于其他裂纹，其裂纹区域具有弱于基体材料的部分电导率，而且其开裂过程非常复杂，因此现存的人工制作方法不仅耗时费力花销大，而且难以控制裂纹的大小，对于制备的应力腐蚀裂纹往往需要进行破坏实验才能确定最后的尺寸和形态，对裂纹区域的电导率更是无法获取。综上所述，开发尺寸和电导率已知的应力腐蚀裂纹试件制备方法，对应力腐蚀裂纹定量无损检测能力认证制度体系具有重要的实用价值。

鉴于此，本发明提出了利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法，可以实现对已知裂纹大小、形态和电导率的应力腐蚀裂纹进行人工制备，制备的人工应力腐蚀裂纹试件可以用于涡流定量无损评价能力认证制度中。

发明内容

为了解决上述现有的人工应力腐蚀裂纹试件制备困难、所制备裂纹的大小和裂纹区域电导率未知的问题，本发明的目的在于提供一种利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法，可以对已知裂纹大小和电导率的应力腐蚀裂纹进行制备，该方法具有操作简单，易实现，花费少，所制备应力腐蚀裂纹大小和电导率已知的优点，可广泛应用于应力腐蚀裂纹定量无损检测能力认证体系中。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法，其特征在于：包括如下步骤：

1、利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：基于光刻和电镀技术的应力腐蚀裂纹形态物加工，具体步骤如下：

1)利用TOFD超声检测设备测得真实应力腐蚀裂纹的深度；

2)通过显微镜观测表面应力腐蚀裂纹形态，获得真实应力腐蚀裂纹试件表面裂纹形态图；

3)在透明薄膜上打印步骤2)获得的真实应力腐蚀裂纹试件表面裂纹形态图，选用碳平板作为基体，在碳平板基体上铺放光刻胶薄层，并将打印有应力腐蚀裂纹形态的透明薄膜粘贴在光刻胶薄层上，利用紫外线进行照射，然后对碳平板基体上的光刻胶进行清洗处理，清洗掉应力腐蚀裂纹部位之外的光刻胶，即可在碳平板基体上获取薄层应力腐蚀裂纹模拟体，利用电镀技术，将金膜电镀到除薄层应力腐蚀裂纹模拟体的碳平板基体上的其它部分上，去除薄层应力腐蚀裂纹模拟体，制备好应力腐蚀裂纹X光光刻掩膜；