基于激光冲击效应的材料动态硬度测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于激光冲击效应的材料动态硬度测试装置及方法，首先，开启并预热激光器，测量激光的平均功率并计算激光单脉冲能量E；之后，在被测试样表面覆盖一层吸收层，通过夹具将被测试样固定于特制容器中；然后，操作数控平台，使激光束对准试样待测试的位置；打开进水管，在被测试样表面通入流动水膜，在吸收层上方形成约束层；此时使激光束入射至被测试样表面，在被测试样表面冲击出一个微小凹坑；最后，测量微小凹坑的体积V，通过计算激光单脉冲能量E与微坑体积V的比值得到被测材料的动态硬度Hd。本发明专利技术具有结构简单、操作方便、应变率高、测量速度快且测量精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料硬度测试领域，具体地，涉及一种基于激光冲击效应的材料动态硬度测试装置及方法。
技术介绍
硬度 是衡量金属材料软硬程度的一项重要性能指标，体现了材料局部抵抗残余变形的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度测试目前分为静态硬度测试与动态硬度测试两类方法。其中静态硬度测试法主要包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等测试方法，它们的测量原理是以一定大小的载荷，以特定形状的压头缓慢压入被测金属表面，保持一段时间后卸载，此时测量压痕的面积或深度，最终用载荷与压痕深度或面积的比值作为被测材料的硬度值。静态硬度反映了材料在准静态过程中的力学性能，但研究表明，多数材料的塑性变形行为具有应变率相关性，在高应变率时，多数材料的力学性能会有不同程度的提高，因此有必要研究材料的动态硬度测试方法。动态硬度测试法目前主要包括肖氏硬度和里氏硬度两种测量方法，它们是利用一定形状的冲击体冲击被测试样表面，将冲击体反弹速度与冲击速度的比值作为该材料的硬度值。同时，也有学者将冲击体的动能与被测试样上压痕体积的比值作为动态硬度，采用该方法表征动态硬度的优点是，对于不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光冲击效应的材料动态硬度测试装置，其特征在于，包括：用以输出激光束的激光器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、透镜、容器、约束层、吸收层、夹具、隔振平台、数控平台、出水管和进水管；所述激光器和数控平台置在所述隔振平台上；所述容器设置在所述数控平台上与所述数控平台连接；所述夹具设置在所述容器底部，用以固定被测试样；所述吸收层覆盖在被测试样表面；所述进水管穿设于所述容器，用以通入流动水，在所述吸收层上形成所述约束层；所述出水管设置在所述容器下方，用以排水；所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜依次分布设置在所述激光器和容器之间，用以形成所述激光束的传播光路，将所述激光束反射到被测试样上...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光冲击效应的材料动态硬度测试装置，其特征在于，包括用以输出激光束的激光器、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、透镜、容器、约束层、吸收层、夹具、隔振平台、数控平台、出水管和进水管；所述激光器和数控平台置在所述隔振平台上；所述容器设置在所述数控平台上与所述数控平台连接；所述夹具设置在所述容器底部，用以固定被测试样；所述吸收层覆盖在被测试样表面；所述进水管穿设于所述容器，用以通入流动水，在所述吸收层上形成所述约束层；所述出水管设置在所述容器下方，用以排水；所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜依次分布设置在所述激光器和容器之间，用以形成所述激光束的传播光路，将所述激光束反射到被测试样上；所述透镜设置在所述第三反射镜和容器之间，用以调节所述激光束入射到被测试样上的激光光斑大小。2.根据权利要求I所述的基于激光冲击效应的材料动态硬度测试装置，其特征在于，所述激光器输出的激光束为高功率短脉冲激光束。3.根据权利要求I所述的基于激光冲击效应的材料动态硬度测试装置，其特征在于，所述吸收层为黑色的聚四氟乙烯绝缘胶带。4.根据权利要求I所述的基于激光冲击效应的材料动态硬度测试装置，其特征在于，所述约束层为一层流动水膜。5.一种基于激光冲击效应的材料动态硬度测试方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚振强，李康妹，胡永祥，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：