專利名稱：無污染復(fù)合吸收約束層及無污染激光沖擊強化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料表面改性領(lǐng)域，具體涉及一種無污染的激光沖擊強化方法，具體為一種不產(chǎn)生周圍環(huán)境污染的激光沖擊強化方法
背景技術(shù)：
激光沖擊強化技術(shù)(LSP)是利用高功率密度(109W/cm2)、短脈沖(ns級)激光輻照金屬材料表面，產(chǎn)生等離子體沖擊波并向內(nèi)部傳播，在材料表層產(chǎn)生塑性變形，同時形成密集、穩(wěn)定的位錯結(jié)構(gòu)及細化晶粒(“組織強化”機制)，并殘留很大的殘余壓應(yīng)力(“應(yīng)力強化”機制)。該技術(shù)能有效地改善材料的機械性能，尤其是能顯著地改善材料的抗疲勞和抗應(yīng)力腐蝕性能。常規(guī)激光沖擊強化技術(shù)中，約束層材料采用水、或玻璃，這些材料在強化過程中受 等離子體沖擊波作用會產(chǎn)生破碎、飛濺，在飛機機身、發(fā)動機等需要現(xiàn)場強化時飛濺的水或玻璃會損壞、打傷其它儀器部件，是無法使用的。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種無污染復(fù)合吸收約束層及無污染激光沖擊強化的方法，解決現(xiàn)有激光沖擊強化產(chǎn)生周圍環(huán)境污染的問題。技術(shù)方案—種用于激光強化的無污染復(fù)合吸收約束層材料，其特征在于包括黑膠帶和有機玻璃；黑膠帶的雙面涂有不干膠，其中的一面粘貼1-3_厚的有機玻璃。所述采用塑料薄膜替代有機玻璃。所述塑料薄膜或有機玻璃的透光率為90%以上。一種采用所述無污染復(fù)合吸收約束層材料進行激光沖擊強化方法，其特征在于強化的部位小于一個激光光斑面積，具體步驟如下步驟1:待強化部位表面進行清理，去除表面臟污；步驟2 :將無污染復(fù)合吸收約束層的黑膠帶層粘貼在待強化部位表面；步驟3 :按照被強化材料的工藝要求，設(shè)置激光參數(shù)，將激光光斑中心對準強化部位表面中心，發(fā)出激光完成強化加工。一種采用所述無污染復(fù)合吸收約束層材料進行激光沖擊強化方法，其特征在于強化的部位大于一個激光光斑面積，具體步驟如下步驟1:待強化部位表面進行清理，去除表面臟污；步驟2 :將無污染復(fù)合吸收約束層上的有機玻璃或塑料薄膜切成邊長為激光光斑邊長2倍的多個正方形，然后以邊長相接的方式粘貼在黑膠帶上構(gòu)成無污染復(fù)合吸收約束層后粘貼在待強化部位表面；步驟3 :按照被強化材料的工藝要求，設(shè)置激光參數(shù)，采用方形激光光斑，將激光光斑中心逐個對準正方形表面中心，對每個正方形表面中心發(fā)出激光完成強化加工；步驟4 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，按照步驟2制備另一塊無污染復(fù)合吸收約束層，沿著第一次粘貼的位置邊長右移一個激光光斑邊長，然后重復(fù)步驟3 ；
步驟5 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，按照步驟2制備另一塊無污染復(fù)合吸收約束層，沿著第一次粘貼位置的邊長下移一個激光光斑邊長，然后重復(fù)步驟3 ；步驟6 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，按照步驟2制備另一塊無污染復(fù)合吸收約束層，沿著步驟4粘貼的位置的邊長右移一個激光光斑邊長，然后重復(fù)步驟3完成強化加工。有益效果本發(fā)明提出的一種無污染復(fù)合吸收約束層及無污染激光沖擊強化的方法，以一種無污染復(fù)合吸收約束層材料，以及采用這種材料進行的激光沖擊強化的方法，與常規(guī)激光沖擊強化相比，由于有機玻璃或塑料薄膜具有一定的韌性，強化時只會破裂，不會產(chǎn)生破碎飛濺，適用于要求對周圍環(huán)境沒有污染的激光沖擊強化加工。


圖1 :無污染復(fù)合吸收約束層結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :光斑搭接示意圖；1、雙面涂有不干膠的黑膠帶，2、亞克力，3、工件，4、激光，5、第一次貼膜強化位置，6、第二次貼膜強化位置，7、第三次貼膜強化位置，8、第四次貼膜強化位置。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述實施例1 :如圖1本實施例中無污染復(fù)合吸收約束層下層采用雙面涂有不干膠的黑膠帶1，上層采用2mm厚的亞克力板2。去掉亞克力板2的保護膜，貼在黑膠帶上，加工時將黑膠帶的另一面貼在待加工的工件表面3。本實施例中所處理的工件為直徑為2mm的鋁合金小孔孔邊，處理方法包括以下步驟步驟1:清除小孔孔邊表面臟污；步驟2 :將無污染復(fù)合吸收約束層粘貼在小孔表面；步驟3 :設(shè)置激光能量2J、光斑直徑4mm，將激光光斑中心對準小孔中心，發(fā)出激光完成強化加工。實施例2 如圖1本實施例中無污染復(fù)合吸收約束層下層采用雙面涂有不干膠的黑膠帶1，上層采用2mm厚的亞克力板2。先去掉亞克力板2 —面的保護膜，然后將亞克力板2切成邊長為8mm的一個個小正方形，再將黑膠帶貼在亞克力板2上。加工時將黑膠帶的另一面貼在待加工的工件表面3，然后去掉亞克力板2另一面的保護膜。本實施例中所處理的工件為鋁合金平板材料，處理方法包括以下步驟步驟1:清除待強化部位表面臟污；步驟2 :將無污染復(fù)合吸收約束層上的亞克力2層，切成邊長為8mm的一個個正方形；步驟3 :將無污染復(fù)合吸收約束層粘貼在待強化部位表面；步驟4 :設(shè)置激光能量2j、方光斑邊長4mm，將激光光斑中心對準亞克力2層上的正方形中心，逐個發(fā)出激光完成區(qū)域5強化加工。步驟5 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，重復(fù)步驟2。將無污染復(fù)合吸收約束層粘貼在待強化部位表面，無污染復(fù)合吸收約束層粘貼的位置相對于步驟3中的位置右移4_，重復(fù)步驟4，完成區(qū)域6強化加工。步驟6 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，重復(fù)步驟2。將無污染復(fù)合吸收約束層粘貼在待強化部位表面，無污染復(fù)合吸收約束層粘貼的位置相對于步驟3中的位置下移4_，重復(fù)步驟4，完成區(qū)域7強化加工。 步驟7 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，重復(fù)步驟2。將無污染復(fù)合吸收約束層粘貼在待強化部位表面，無污染復(fù)合吸收約束層粘貼的位置相對于步驟6中的位置右移4_，重復(fù)步驟4，完成區(qū)域8強化加工。經(jīng)過上述方法對鋁合金材料進行激光沖擊強化處理，沖擊過程中亞克力沒有產(chǎn)生破碎飛濺。沖擊區(qū)域的表面殘余應(yīng)力水平和微觀組織，與相同激光參數(shù)的黑膠帶吸收層、水約束層工藝相比，沒有明顯差異。
權(quán)利要求
1.一種用于激光強化的無污染復(fù)合吸收約束層材料，其特征在于包括黑膠帶和有機玻璃；黑膠帶的雙面涂有不干膠，其中的一面粘貼1-3_厚的有機玻璃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于激光強化的無污染復(fù)合吸收約束層材料，其特征在于所述采用塑料薄膜替代有機玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于激光強化的無污染復(fù)合吸收約束層材料，其特征在于所述塑料薄膜或有機玻璃的透光率為90%以上。
4.一種采用權(quán)利要求Γ3所述任一項無污染復(fù)合吸收約束層材料進行激光沖擊強化方法，其特征在于強化的部位小于一個激光光斑面積，具體步驟如下 步驟1:待強化部位表面進行清理，去除表面臟污； 步驟2 :將無污染復(fù)合吸收約束層的黑膠帶層粘貼在待強化部位表面； 步驟3 :按照被強化材料的工藝要求，設(shè)置激光參數(shù)，將激光光斑中心對準強化部位表面中心,發(fā)出激光完成強化加工。
5.一種采用權(quán)利要求Γ3所述任一項無污染復(fù)合吸收約束層材料進行激光沖擊強化 方法，其特征在于強化的部位大于一個激光光斑面積，具體步驟如下 步驟1:待強化部位表面進行清理，去除表面臟污； 步驟2 :將無污染復(fù)合吸收約束層上的有機玻璃或塑料薄膜切成邊長為激光光斑邊長2倍的多個正方形，然后以邊長相接的方式粘貼在黑膠帶上構(gòu)成無污染復(fù)合吸收約束層后粘貼在待強化部位表面； 步驟3 :按照被強化材料的工藝要求，設(shè)置激光參數(shù)，采用方形激光光斑，將激光光斑中心逐個對準正方形表面中心，對每個正方形表面中心發(fā)出激光完成強化加工； 步驟4 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，按照步驟2制備另一塊無污染復(fù)合吸收約束層，沿著第一次粘貼的位置邊長右移一個激光光斑邊長，然后重復(fù)步驟3 ； 步驟5 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，按照步驟2制備另一塊無污染復(fù)合吸收約束層，沿 著第一次粘貼位置的邊長下移一個激光光斑邊長，然后重復(fù)步驟3 ； 步驟6 :清除無污染復(fù)合吸收約束層，按照步驟2制備另一塊無污染復(fù)合吸收約束層，沿著步驟4粘貼的位置的邊長右移一個激光光斑邊長，然后重復(fù)步驟3完成強化加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無污染復(fù)合吸收約束層及無污染激光沖擊強化的方法，其特征在于包括黑膠帶和有機玻璃；黑膠帶的雙面涂有不干膠，其中的一面粘貼1-3mm厚的有機玻璃。本發(fā)明提出的一種無污染復(fù)合吸收約束層及無污染激光沖擊強化的方法，與常規(guī)激光沖擊強化相比，由于有機玻璃或塑料薄膜具有一定的韌性，強化時只會破裂，不會產(chǎn)生破碎飛濺，適用于要求對周圍環(huán)境沒有污染的激光沖擊強化加工。
文檔編號C21D1/09GK103014250SQ20121057124
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者安志斌, 李應(yīng)紅, 何衛(wèi)鋒, 周鑫, 何光宇, 周留成 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學(xué)