【技术实现步骤摘要】
一种激光冲击压印的双尺度织构制备装置及方法
[0001]本专利技术属于高精度的微结构激光加工和表面织构制备的
，具体涉及一种激光冲击压印的双尺度织构制备装置及方法。
技术介绍
[0002]表面织构能够极大改善零件表面的力学性能和工作性能，激光冲击压印是金属表面制备微纳织构的常用方法，零件表面激光冲击压印朝着多尺度、纳米化、分区功能化发展，在不同领域内有广泛的应用。激光冲击压印是利用脉冲激光爆炸的冲击波诱导材料产生高应变率成形，从而在材料表面产生表面织构。激光冲击压印能够在铜、铝、聚合物或其他符合材料表面加工不同尺度的表面织构(纳米级到毫米级)，但同一次激光冲击加工中仅能获得一种尺寸和形状的表面织构。双尺度织构能够提升零件工作性能、耐磨性和灵敏度，在显示、成像、高精度传感器、微机电系统中的功能器件、仿生摩擦学的减磨摩擦副中有广泛应。现有的双尺度加工方法主要有电子束、离子束、电解加工、光刻蚀等加工方法，但由于双尺度织构加工难度较大，电子束和离子束加工效率较低，在进行纳米级、大面积的双尺度微纳加工时，精度难以保证；电解加工双...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光冲击压印的双尺度织构制备装置，其特征在于：利用激光在样品(9)上通过冲击形成双尺度的复合压印，即在形成了均布的大尺寸织构表面再压印出均布的小织构；其包括激光冲击设备、压印模板和计算机(4)，激光冲击设备与计算机(4)连接，通过计算机(4)控制激光冲击设备工作；其中激光冲击设备包括顺序设置的激光器(1)、扩束镜(2)、光学振镜(3)和聚焦镜(5)；压印模板为复合多层结构，从上到下依次为约束层(7)、吸收层(8)、样品(9)、大尺度模板(10)和小尺度模板(11)，约束层(7)、吸收层(8)、样品(9)、大尺度模板(10)和小尺度模板(11)通过光滑平台(12)夹持固定，其中大尺度模板(10)和小尺度模板(11)配合形成样品(9)需要压制的花纹；其中约束层(7)为透明玻璃，约束层(7)和吸收层(8)压紧在一起，脉冲激光通过聚焦镜(5)透过约束层(7)照射在吸收层(8)使之表层燃烧，约束层(7)约束脉冲激光在吸收层(8)上产生的爆炸等离子体(6)的作用方向，使等离子体爆炸作用在吸收层(8)下方的样品(9)上使样品(9)产生塑性变形；具体的，被脉冲激光照射的吸收层(8)产生部分燃烧，剩余厚度的吸收层(8)紧贴在样品(9)上，防止样品(9)表面被等离子体爆炸产生的热效应灼伤，等离子体爆炸产生的高压冲击波先作用在吸收层(8)上，而后进一步作用在样品(9)上使样品(9)产生塑性变形，每一个脉冲激光诱导一次爆炸，脉冲激光受光学振镜(3)控制移动，使爆炸燃烧的位置随脉冲激光的照射位置变化，同时样品(9)的下表面与大尺度模板(10)和小尺度模板(11)互相作用而产生双尺度织构；从而制备双尺度织构的样品(9)，通过激光爆炸冲击产生的变形应变率高，无热效应灼伤、提高改善材料性能和抗疲劳特性。2.根据权利要求1所述激光冲击压印的双尺度织构制备装置，其特征在于：大尺度模板(10)和小尺度模板(11)上均设有需要压制在样品(9)的模板纹路，大尺度模板(10)上压制花纹的结构尺寸是小尺度模板(11)的压制花纹的结构尺寸10倍以上，以降低小尺度模板(11)上结构对大尺度模板(10)上结构压印的时候影响，其中，大尺度模板(10)上结构的尺寸在20μm～500μm范围内，小尺度模板(11)上结构的尺寸在50nm～10μm范围内。3.根据权利要求2所述激光冲击压印的双尺度织构制备装置，其特征在于：大尺度模板(10)上的模板纹路包括圆孔、圆柱凸起、方形孔或条形沟槽；小尺度模板(11)上模板纹路包括圆孔、圆柱凸起、方形孔或条形沟槽。4.根据权利要求3所述激光冲击压印的双尺度织构制备装置，其特征在于：一次激光爆炸冲击压印能够同时在样品(9)表面加工双尺度的织构，在小尺度模板(11)上分布四种不同类型结构时，样品(9)激光冲击压印后可同时制备四种类型的双尺度表面织构。5.根据权利要求2所述激光冲击压印的双尺度织构制备装置，其特征在于：脉冲激光在燃烧吸收层(8)并诱导爆炸等离子体(6)产生高压等离子体爆炸，离子...
【专利技术属性】
技术研发人员：满家祥，范仲华，刘磊，徐家乐，汪菊，刘成强，李龙海，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：
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