[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

摘要

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。

主权项

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。