The invention discloses a method for preparing a coating on the surface of a workpiece by using laser impact strengthening technology, which belongs to the field of material modification technology. Firstly, in the process of laser shock absorption layer material evenly coated on the coating powder; applying a coating powder absorbing layer material is adhered on the work piece to be sprayed on the absorption layer of laser shock processing in nanosecond pulsed Nd:YAG laser, laser beam shaping by output, will absorb the coating powder embedded in the workpiece impact the surface layer of the surface coating on the surface of the workpiece, need to be prepared and the preparation method of the coating; uniform, high bonding strength with the substrate, from the shape of the workpiece, applicable to the complex shape of the workpiece surface coating preparation.
【技术实现步骤摘要】
一种利用激光冲击强化技术在工件表面制备涂层的方法
本专利技术属于材料改性
,具体涉及一种利用激光冲击强化技术在工件表面制备涂层的方法,应用航空航天、深海潜水和武器军工等领域。
技术介绍
在表面喷涂技术中,爆炸喷涂技术效果最为明显。不可避免的其缺点也非常明显:爆炸喷涂产生的噪音高达180dB,远高于其他喷涂方法,需要在专用隔音室内进行,操作人员在室外通过微机进行遥控操作;爆炸喷涂过程中会产生大量的粉尘扩散,需要配备防尘设备;由于工艺过程中涉及燃气的小区域可控“爆炸”,有一定的危险性,爆炸喷涂频率为1~10次/s,且每次爆轰波循环过后只能制备直径与枪管直径相当(一般约为20mm),厚度约为5~20μm的涂层,与其他热喷涂工艺相比较,制备效率较低;爆炸喷涂粉末颗粒从喷枪喷出,只能以直线方式运行,因此爆炸喷涂会受到待喷涂工件形状限制,对于形状复杂的工件,诸如孔洞内壁等,很难采用爆炸喷涂;由于美国公司严格限制该技术和设备出口,国内这种设备保有量很少,因此没有对该技术进行系统深入地研究,应用领域相较于其他热喷涂技术要窄。激光冲击强化过程与爆炸喷涂技术很相似,激光冲击强化技术是一项金属表面改性技术,其原理是,采用短脉冲(几十纳秒)的高峰值功率密度(吉瓦)的激光辐射金属靶材时,金属表面吸收层吸收激光能量发生爆炸性汽化蒸发,产生高温(>10000K)、高压(>1GPa)的等离子体,该等离子体受到约束层的约束时产生高强度压力冲击波,作用于金属表面并向内部传播。当冲击波的峰值压力超过被处理材料动态屈服强度时,材料表层就产生应变硬化,残留很大的压 ...
【技术保护点】
一种利用激光冲击强化技术在工件表面制备涂层的方法,其特征在于:该方法是利用激光冲击强化技术在金属工件表面制备涂层,具体包括如下步骤:(1)在激光冲击强化过程中用的吸收层材料上均匀涂敷涂层粉末;(2)待喷涂工件经预处理后,将涂敷涂层粉末的吸收层材料贴敷在待喷涂工件上,并且保证贴敷过程中无气泡产生;(3)将表面贴敷吸收层材料的待喷涂工件固定到六自由度平台卡具上,采用脉冲纳秒Nd:YAG激光器对吸收层进行激光冲击强化处理,激光经过光束整形后输出,将吸收层表面的涂层粉末冲击嵌入工件表面,从而在工件表面制备所需要涂层;所述激光冲击强化处理过程中,控制激光器能量为3‑7J,脉宽12‑18ns,激光发射频率0.5‑2Hz;(4)结束冲击后,关闭激光器和去离子水流,将带有约束层的工件浸泡在装有丙酮溶液的超声波机中,经过超声波清洗使约束层与工件分开,并且将表面多余涂层粉末清洗掉,置于风筒处吹干,即在工件表面获得所需涂层。
【技术特征摘要】
1.一种利用激光冲击强化技术在工件表面制备涂层的方法,其特征在于:该方法是利用激光冲击强化技术在金属工件表面制备涂层,具体包括如下步骤:(1)在激光冲击强化过程中用的吸收层材料上均匀涂敷涂层粉末;(2)待喷涂工件经预处理后,将涂敷涂层粉末的吸收层材料贴敷在待喷涂工件上,并且保证贴敷过程中无气泡产生;(3)将表面贴敷吸收层材料的待喷涂工件固定到六自由度平台卡具上,采用脉冲纳秒Nd:YAG激光器对吸收层进行激光冲击强化处理,激光经过光束整形后输出,将吸收层表面的涂层粉末冲击嵌入工件表面,从而在工件表面制备所需要涂层;所述激光冲击强化处理过程中,控制激光器能量为3-7J,脉宽12-18ns,激光发射频率0.5-2Hz;(4)结束冲击后,关闭激光器和去离子水流,将带有约束层的工件浸泡在装有丙酮溶液的超声波机中,经过超声波清洗使约束层与工件分开,并且将表面多余涂层粉末清洗掉,置于风筒处吹干,即在工件表面获得所需涂层。2.根据权利要求1所述的利用激光冲击强化技术在工件表面制备涂层的方法,其特征在于:步骤(1)中,所述涂层粉末为金属粉末、氧化物陶瓷粉末、或碳化钨粉末,所述喷涂粉末颗粒大小为50nm‐10μm。3.根据权利要求1所述的利用激光冲击强化技术在工件表面...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵吉宾,杨灏,乔红超,
申请(专利权)人:中国科学院沈阳自动化研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。