[发明专利]一种应用于补偿器的激光诱导微沟槽表面纳米化检测方法

权利要求书

1.一种应用于补偿器的激光诱导微沟槽表面纳米化检测方法，其特征在于，包括以下具体过程：

S1、制备若干块440C不锈钢试样；将若干块440C不锈钢试样分为5组并分别进行激光微沟槽工艺，对每一组440C不锈钢试样以不同的激光冲击功率，制备成多组补偿器的激光诱导微沟槽表面样品；基于光学原理对原有光斑进行二次变换，使之聚焦并得到均匀的方形光斑，保证焦点处方光斑宽度为300μm；激光冲击后，在每一组补偿器的激光诱导微沟槽表面样品形成宽度为300μm的微沟槽；

S2、采用光功率计对沟槽表面进行检测，波形平滑处随机取测点3个，并检测振荡对应的点，保证整个沟槽纳米晶检测的覆盖率，进而保证测量结果的完备性和准确性；利用X射线衍射仪残余应力测试仪中测量激光冲击区域表面残余应力，获得不同冲击次数下激光冲击后的一组残余压应力；对每一组经激光冲击强化后的补偿器的激光诱导微沟槽表面样品，使用X射线应力仪中直径为0.3mm的毛细管进行X射线衍射，采用光功率计对沟槽表面进行检测，波形平滑处随机取测点3个，并检测振荡对应的点，以保证测量结果符合每个测点在0°, 45°以及90°三个方向各测1次，获得各测试点处的残余压应力，得到一组残余应力测试结果并获得相应的半高宽值；

S3、对一组残余压应力图中不同方向进行分析，计算出每种工艺参数下不同方向的残余压应力均值；

S4、建立激光冲击强化过程中不同冲击功率与不同方向的残余压应力均值的二维坐标系，绘制残余压应力均值随工艺参数变化的曲线图,验证激光功率为3GW/cm²时三个方向残余应力差值不超过10%，半高宽阈值2.67°，深度为10μm时，E690高强钢表面形成纳米晶；

S5、使用三维形貌仪对微沟槽深度进行测量，在激光冲击作用下，微沟槽深度为10μm时，半高宽达到2.67°，此时三个方向的残余应力趋于一致；再次增加冲击次数对残余应力影响不大，三个方向的残余应力值仍保持差值不超过10%的状态，此时判断有纳米晶生成;

S6、通过透射电镜及电子衍射实验，验证半高宽阈值2.67°处所对应的激光冲击强化的冲击功率为440C不锈钢表面形成纳米晶的最小工艺参数；当冲击微造型对应的工艺参数超过其最小工艺参数时，440C不锈钢表面形成纳米晶。

2.根据权利要求1所述的一种应用于补偿器的激光诱导微沟槽表面纳米化检测方法，其特征在于，步骤S1中，制备成多组补偿器的激光诱导微沟槽表面样品过程，具体包括，采用440C不锈钢，通过线切割将材料加工成30mm×25mm×5mm的440C不锈钢试样；采用砂纸对440C不锈钢试样表面打磨抛光，并对440C不锈钢试样的表面处理并吹干；采用厚0.1mm的3M铝膜作为吸收保护层，便于粘贴和清除，采用去离子水作为约束层；分别以冲击功率为1.33GW/cm²、2.34 GW/cm²、3 GW/cm²、5.53 GW/cm²、7.96 GW/cm²对每一组440C不锈钢试样，制备成多组补偿器的激光诱导微沟槽表面样品；并将多组补偿器的激光诱导微沟槽表面样品分为样品组一、样品组二、样品组三、样品组四和样品组五。

3.根据权利要求2所述的一种应用于补偿器的激光诱导微沟槽表面纳米化检测方法，其特征在于，所述440C不锈钢试样表面处理的过程具体包括以下步骤：a.采用纯乙醇或丙酮清洗剂对样品进行浸泡清洗，浸泡清洗时间为3-10min；b.对浸泡清洗后的样品进行超声清洗，超声清洗时间为1-5min，确保样品表面无残留杂质。

4.根据权利要求1所述的一种应用于补偿器的激光诱导微沟槽表面纳米化检测方法，其特征在于，步骤S1中，基于光学原理对原有光斑进行二次变换包括以下步骤：采用多面反射镜搭建光路缩小光斑范围，并使光斑形状变为方形，确保微沟槽的质量。

5.根据权利要求1所述的一种应用于补偿器的激光诱导微沟槽表面纳米化检测方法，其特征在于，所述透射电镜及电子衍射实验包括以下步骤：先对X射线衍射后的多组补偿器的激光诱导微沟槽表面样品进行FIB制样后分别拍摄透射电镜图，对局部晶粒尺寸的检测；后对拍摄电镜图后的多组补偿器的激光诱导微沟槽表面样品分别进行电子衍射，当其电子衍射图中花样呈现同心圆环的形状时，表明晶粒取向随机，纳米晶分布均匀，即所观察的区域存在分布均匀的纳米晶粒。