[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

说明书

本发明提供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，包括以下过程：S1、制备多组补偿器的激光诱导微沟槽样品；S2、测量冲击区域表面残余应力，获得一组残余压应力；S3、计算出每种工艺参数下不同方向残余压应力均值；S4、绘制残余压应力均值随工艺参数变化曲线图；S5、测量沟槽深度；S6、通过透射电镜及电子衍射实验，验证激光功率为3GW/cm²时三个方向残余应力近似相等，FWHM值2.67°，深度为10μm时，E690高强钢表面形成纳米晶，440C不锈钢表面形成纳米晶。本发明验证了440C不锈钢表面形成纳米晶方法的可靠性，通过采用超过440C不锈钢表面形成纳米晶的最小工艺参数的工艺参数进行极端塑性应变，能够使440C不锈钢表面形成纳米晶，适用于实际生产过程。

技术领域

本发明属于材料检测领域，具体涉及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。

背景技术

波纹补偿器属于一种补偿元件，由主体波纹管 （一种弹性元件）和端管、支架、法兰及导管等附件组成，主要用于各种管道中．其工作原理是利用自身的弹性变形，补偿管道由于热变形、机械变形和各种机 械振动而产生的轴向、角向、侧向及其组合位移，补偿器具有耐压、密封、耐腐蚀、耐高温、耐冲击及减振降噪的功能，从而起到降低管道变形和提高管道使用寿命的作用．不锈钢波纹管补偿器作为敏感元件、 减震元件、补偿元件、密封元件、阀门元件及管路连 接件，广泛应用于自动控制和测量仪表、真空技术、 机械工业、电力工业、交通运输及原子能工业等领域中．由于补偿器可靠性是通过设计、制造、安装、运行管理等多个环节来保证的，任何一个环节的失控都会导致其寿命的降低甚至失效。国际上，补偿器生产技术主要在欧美国家发展较为成熟，使用寿命 7-10 年，由于多种因素在我国工业管道上很少应用进口产品。因此，确保波纹管的强度、硬度、疲劳强度对于安全性能的提高，寿命的延展均有重要作用。

引入激光相变硬化技术，在波纹管的加工成形后，通过激光相变硬化技术获得足够的硬度和强度。同时研发调节激光光斑大小与靶材定位的装置及方法，探究不锈钢材料相变激光能量临界阈值及其实现条件，提升激光相变优化地效率研发扫描宽度100mm相变硬化工艺。为确保加工效果，必须采用破坏性试验对抽样材料拍摄透射电镜判断其是否产生纳米晶。

目前，国内尚无针对补偿器中关键部位的纳米晶检测宏观检测方法，只能通过对试样进行透射电镜的拍摄进行局部晶粒尺寸的观察，同时通过电子衍射，当其衍射花样呈现同心圆环的形式时，可以断言试样在所观察的区域形成纳米晶，但这种方法存在检测周期过长、破坏材料表面、偶然性较大、测量晶粒尺寸误差较大等缺陷，故上述检测方法存在在实际生产中无法得到运用，因此实际生产过程中急需一种新的检测方法用于检测材料表面是否有纳米晶的形成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供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，以解决现有补偿器关键表面纳米晶检测技术中检验周期长、破坏材料表面、偶然性较大、测量晶粒尺寸误差较大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供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；