一种水下粒子空泡耦合的材料强化装置及方法与流程

文档序号:19894899发布日期:2020-02-11 13:08阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种水下粒子空泡耦合的材料强化装置,包括激光器(1)、透镜组(2)、水槽(3)、靶材(4)和三维移动平台(5),所述的激光器(1)发射的激光经过透镜组(2)后形成的激光束(6)聚焦于靶材(4)上方,靶材(4)放置在水槽(3)内的载物台(7)上,水槽(3)设置于三维移动平台(5)上;

其特征在于,激光束(6)与靶材(4)表面垂直,且激光束(6)的焦点(8)处于水槽(3)内注有的强化液(9)内,焦点(8)与靶材(4)上表面之间的距离为0.1mm~2mm,所述强化液(9)采用10nm~100nm的碳化硅粒子(10)与水以1:100~1:200的质量比均匀混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种水下粒子空泡耦合的材料强化装置,其特征在于,所述的透镜组(2)以激光器(1)为起点,由近及远依次为凹透镜(11)、凸透镜(12)、全反镜(13)和聚焦透镜(14)。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下粒子空泡耦合的材料强化装置,其特征在于,所述的激光束(6)为大于1500毫焦的高能量激光;所述的靶材(4)为轻质合金;所述的碳化硅粒子(10)为硬质陶瓷粉末;所述的水槽(3)材质为树脂塑料或玻璃;所述的水为自来水或纯净水。

4.一种水下粒子空泡耦合的材料强化方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)将水槽(3)内的强化液(9)采用10nm~100nm的碳化硅粒子(10)与水以1:100~1:200的质量比混合均匀;

设定激光功率,安装透镜组(2),打开激光器(1),调定激光束(6)焦点(8)与靶材(4)之间的距离,并使焦点(8)与靶材(4)表面保持垂直;

(2)启动三维移动平台(5),使其按照设定的路线进行移动,设置于其上端的水槽(3)随之做相同的移动,焦点(8)在靶材(4)的不同位置诱发粒子空泡(15),对靶材(4)实施冲击强化。

5.根据权利要求4所述的一种水下粒子空泡耦合的材料强化方法,其特征在于步骤(1)中透镜组(2)以激光器(1)为起点,由近及远依次为凹透镜(11)、凸透镜(12)、全反镜(13)和聚焦透镜(14)。

6.根据权利要求4或5所述的一种水下粒子空泡耦合的材料强化方法,其特征在于,步骤(1)中的激光束(6)为大于1500毫焦的高能量激光;焦点(8)与靶材(4)之间的距离为1mm;强化液(9)采用20nm的碳化硅粒子(10)与水以1:100的质量比均匀混合而成。

7.根据权利要求6所述的一种水下粒子空泡耦合的材料强化方法,其特征在于,步骤(2)中,粒子空泡(15)对靶材(4)进行冲击强化时,碳化硅粒子(10)以大于150m/s的速度撞击靶材(4)。

8.根据权利要求7所述的一种水下粒子空泡耦合的材料强化方法,其特征在于,步骤(2)中,水槽(3)内靶材(4)的移动路线为正u形和倒u形相间的连续分布。

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