【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金防腐蚀处理，具体涉及一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置及方法。
技术介绍
1、铝合金由于具有优异的比强度和较好的疲劳性能，在船舶、航空航天及轨道交通等领域有广泛应用。近年来，通过合金元素调控和生产流程优化，铝合金的强度越来越高。但是，随着铝合金强度越高，其耐腐蚀性能越差，越容易出现应力腐蚀问题。这主要是由于铝合金通过析出强化和固溶强化显著提高强度，热处理产生的析出相通常和铝基体腐蚀电位差距较大，形成局部原电池；固溶强化铝合金元素容易发生偏析，产生局部的优先选择性腐蚀。如2xxx系al-cu铝合金基体中分布有百微米级至纳米级的富铜析出相al2cu，cu元素提高了析出相的腐蚀电位，在湿润大气环境中析出相与铝基体之间形成原电池发生严重的电偶腐蚀，产生腐蚀坑，损坏铝合金构件表面完整性；5xxx系al-mg铝合金主要靠mg元素产生固溶强化提高强度，但是铸造过程中mg元素容易在晶界区域发生偏析，晶界处mg含量的提高降低了晶界的腐蚀电位，在腐蚀环境中晶界会优先发生腐蚀，并且可为cl-、h+提供扩散通道，使得腐蚀过程从表面晶界区域一直向材料内部发展，形成严重的沿晶腐蚀。因此随着新型高强铝合金的发展，耐腐蚀性能是决定铝合金应用范围及使用寿命和可靠性的关键因素之一。
2、对于铝合金，减小晶粒尺寸和提高表面位错密度可以增加材料暴露表面的储存能，使得铝合金基体在腐蚀环境中更快的产生氧化膜保护铝基体，而残余压应力场可以降低晶界氧化和应力腐蚀敏感性。激光冲击强化技术作为一种先进的激光表面强化技术近年来引起了众多领域
3、采用无吸收层激光冲击时，激光能量直接作用于铝合金表面，会产生烧蚀作用。铝合金表面在流动水层(约束层)中氧化产生数微米厚的al2o3氧化膜，该氧化膜是一种极具潜力且易于获得的耐腐蚀层。此外，由于没有吸收层的保护，激光对铝合金表面存在热作用，烧蚀过程会促进表面合金元素与析出相重熔进入铝基体，但表面残余压应力幅值会大幅下降，并且al2o3氧化膜致密度不高。因此，可以利用无吸收层激光冲击强化在直接在铝合金表面制备al2o3氧化膜，并进一步采用带有吸收层的激光冲击强化工艺产生的纯机械力提高表面残余压应力幅值并压实al2o3氧化膜提高其致密度，从而大幅提高铝合金耐腐蚀性能。但是现有技术中缺少将有、无吸收层的激光冲击方法有机结合、制备优质耐腐蚀层的装置及方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提供一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置及方法以将有、无吸收层的激光冲击方法有机结合。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，包括：
4、行走机构，所述行走机构可沿待强化的铝合金的长度方向在其表面行进；
5、激光强化机构，所述激光强化机构包括第一激光强化组件和第二激光强化组件；所述第一激光强化组件的发射端对应在所述行走机构沿其行进方向的前端，所述第二激光强化组件的发射端对应在所述行走机构沿其行进方向的后端；
6、覆膜机构，所述覆膜机构转动安装在所述行走机构的后端，且其的输送面对应滚动在所述第二激光强化组件的发射端下方的待强化的铝合金表面；
7、吸收层卷膜，所述吸收层卷膜一端安装在所述覆膜机构上，另一端沿所述覆膜机构的输送面传送；
8、所述第一激光强化组件的发射端发射出的第一聚焦的脉冲激光束可照射在所述待强化的铝合金表面进行无吸收层激光冲击强化，随着行走机构前进，所述第二激光强化组件的发射端发射出的第二聚焦的脉冲激光束透过所述吸收层卷膜照射在被无吸收层激光冲击强化过的铝合金表面进行有吸收层激光冲击强化，以形成铝合金耐腐蚀层。
9、本专利技术的有益效果：所述第一激光强化组件发射出的第一聚焦的脉冲激光束可照射在所述待强化的铝合金表面进行无吸收层激光冲击强化，随着行走机构前进，覆膜机构同时覆膜，使吸收层卷膜紧密贴合于经过一次无吸收层激光冲击强化的铝合金表面；同时第二激光强化组件发射出的第二聚焦的脉冲激光束可透过吸收层卷膜照射在一次无吸收层激光冲击强化的铝合金表面再进行一次有吸收层激光冲击强化，即依次在铝合金表面完成一次无吸收层激光冲击强化及一次有吸收层激光冲击强化，以形成耐腐蚀性能优越的铝合金耐腐蚀层。
10、优选的，所述行走机构包括顶板、支撑件、连接背板和行走轮，所述支撑件顶端固定在所述顶板底部，所述连接背板顶端固定在所述支撑件底部，所述行走轮转动安装在所述连接背板底部且其滚动面可滚动在待强化的铝合金表面。
11、优选的，所述第一激光强化组件包括第一脉冲激光器、第一反光镜和第一振镜激光头，所述第一反光镜固定在所述支撑件前端，且其入射端对应所述第一脉冲激光器的发射端，所述第一振镜激光头固定在所述第一反光镜下方的所述连接背板上，且其的接收端对应所述第一反光镜的反射端，所述第一振镜激光头发出的第一聚焦的脉冲激光束可沿所述待强化的铝合金的长度方向在其表面往复扫描。
12、优选的，所述第二激光强化组件包括第二脉冲激光器、第二反光镜和第二振镜激光头，所述第二脉冲激光器置于所述第一脉冲激光器下方，所述第二反光镜固定在所述支撑件后端，且其入射端对应所述第二脉冲激光器的发射端；所述第二振镜激光头固定在所述第二反光镜下方的所述连接背板上，且其的接收端对应所述第二反光镜的反射端，所述第二振镜激光头发出的第二聚焦的脉冲激光束可透过对应输送面处的所述吸收层卷膜可沿所述待强化的铝合金的长度方向在其表面往复扫描。
13、优选的，所述第一脉冲激光器发射出第一脉冲激光束的能量高于所述第二脉冲激光器发出的第二脉冲激光束的能量。
14、优选的，所述覆膜机构包括输出轮、输送组件和回收轮，所述输出轮转动安装在所述连接背板的后端，所述输送组件转动安装在对应所述第二振镜激光头下方的所述连接背板底部，所述回收轮转动安装在所述输送组件上方的所述连接背板上，所述吸收层卷膜一端卷设于所述输出轮上，另一端可沿所述输送组件的输送面延伸并卷设于所述回收轮上。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述行走机构(1)包括顶板(11)、支撑件(12)、连接背板(13)和行走轮(14)，所述支撑件(12)顶端固定在所述顶板(11)底部，所述连接背板(13)顶端固定在所述支撑件(12)底部，所述行走轮(14)转动安装在所述连接背板(13)底部且其滚动面可滚动在待强化的铝合金(7)表面。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述第一激光强化组件(2)包括第一脉冲激光器(21)、第一反光镜(22)和第一振镜激光头(23)，所述第一反光镜(22)固定在所述支撑件(12)前端，且其入射端对应所述第一脉冲激光器(21)的发射端，所述第一振镜激光头(23)固定在所述第一反光镜(22)下方的所述连接背板(13)上，且其的接收端对应所述第一反光镜(22)的反射端，所述第一振镜激光头(23)发出的第一聚焦的脉冲激光束(231)可沿所述待强化的铝合金(7)的长度方向在其表面往复扫描
4.根据权利要求3所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述第二激光强化组件(3)包括第二脉冲激光器(31)、第二反光镜(32)和第二振镜激光头(33)，所述第二脉冲激光器(31)置于所述第一脉冲激光器(21)下方，所述第二反光镜(32)固定在所述支撑件(12)后端，且其入射端对应所述第二脉冲激光器(31)的发射端；所述第二振镜激光头(33)固定在所述第二反光镜(32)下方的所述连接背板(13)上，且其的接收端对应所述第二反光镜(32)的反射端，所述第二振镜激光头(33)发出的第二聚焦的脉冲激光束(331)可透过对应输送面处的所述吸收层卷膜(5)沿所述待强化的铝合金(7)的宽度方向在其表面往复扫描。
5.根据权利要求4所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述第一脉冲激光器(21)发射出第一脉冲激光束的能量大于所述第二脉冲激光器(31)发出的第二脉冲激光束的能量。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述覆膜机构(4)包括输出轮(41)、输送组件和回收轮(43)，所述输出轮(41)转动安装在所述连接背板(13)的后端，所述输送组件转动安装在对应所述第二振镜激光头(33)下方的所述连接背板(13)底部，所述回收轮(43)转动安装在所述输送组件上方的所述连接背板(13)上，所述吸收层卷膜(5)一端卷设于所述输出轮(41)上，另一端可沿所述输送组件的输送面延伸并卷设于所述回收轮(43)上。
7.根据权利要求6所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述输送组件包括多个沿所述待强化的铝合金(7)的长度方向间隔布置且转动连接在所述连接背板(13)底部后端的压滚轮(42)，每个所述压滚轮(42)的下端为所述输送面。
8.根据权利要求7所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，还设有喷水机构(6)，所述喷水机构(6)包括储水箱(61)、输水管(62)、第一喷头(63)和第二喷头(64)，所述储水箱(61)上设有出水口，所述输水管(62)的进水端连接所述出水口，所述第一喷头(63)固定在所述第一振镜激光头(23)下方的所述连接背板(13)上，其的进水端连接所述输水管(62)，出水端对应所述第一振镜激光头(23)下方的铝合金表面，以在对应所述第一振镜激光头(23)下方的待强化的铝合金(7)表面形成第一约束层(631)；所述第二喷头(64)固定在所述第二振镜激光头(33)下方的所述连接背板(13)上，其的进水端连接所述输水管(62)，出水端对应所述第二振镜激光头(33)下方的吸收层卷膜(5)上表面，以在对应所述第二振镜激光头(33)下方的吸收层卷膜(5)上表面形成第二约束层(641)。
9.根据权利要求8所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，还设有多个刮水板(8)，多个所述刮水板(8)沿所述待强化的铝合金(7)的长度方向间隔布置且连接在对应所述第一振镜激光头(23)与所述第二振镜激光头(33)之间的所述连接背板(13)底部，每个所述刮水板(8)的刮切端均可与所述待强化的铝合金(7)表面抵接。
10.一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述行走机构(1)包括顶板(11)、支撑件(12)、连接背板(13)和行走轮(14)，所述支撑件(12)顶端固定在所述顶板(11)底部，所述连接背板(13)顶端固定在所述支撑件(12)底部，所述行走轮(14)转动安装在所述连接背板(13)底部且其滚动面可滚动在待强化的铝合金(7)表面。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述第一激光强化组件(2)包括第一脉冲激光器(21)、第一反光镜(22)和第一振镜激光头(23)，所述第一反光镜(22)固定在所述支撑件(12)前端，且其入射端对应所述第一脉冲激光器(21)的发射端，所述第一振镜激光头(23)固定在所述第一反光镜(22)下方的所述连接背板(13)上，且其的接收端对应所述第一反光镜(22)的反射端，所述第一振镜激光头(23)发出的第一聚焦的脉冲激光束(231)可沿所述待强化的铝合金(7)的长度方向在其表面往复扫描。
4.根据权利要求3所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述第二激光强化组件(3)包括第二脉冲激光器(31)、第二反光镜(32)和第二振镜激光头(33)，所述第二脉冲激光器(31)置于所述第一脉冲激光器(21)下方，所述第二反光镜(32)固定在所述支撑件(12)后端，且其入射端对应所述第二脉冲激光器(31)的发射端；所述第二振镜激光头(33)固定在所述第二反光镜(32)下方的所述连接背板(13)上，且其的接收端对应所述第二反光镜(32)的反射端，所述第二振镜激光头(33)发出的第二聚焦的脉冲激光束(331)可透过对应输送面处的所述吸收层卷膜(5)沿所述待强化的铝合金(7)的宽度方向在其表面往复扫描。
5.根据权利要求4所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述第一脉冲激光器(21)发射出第一脉冲激光束的能量大于所述第二脉冲激光器(31)发出的第二脉冲激光束的能量。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光冲击强化的铝合金耐腐蚀层制备装置，其特征在于，所述覆膜机构(4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，戴为，张宏强，贾士博，肖军，尹昶皓，朱颖，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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