[发明专利]一种合金基体表面制备仿生非光滑纳米碳基薄膜的方法

摘要

本发明公开了一种合金基体表面制备仿生非光滑纳米碳基薄膜的方法，涉及激光加工与材料学领域，通过在基体表面利用光刻腐蚀的方法制作出非光滑表面，将纳米陶瓷颗粒与黑漆相结合制成柔性混合吸收层覆盖在非光滑表面上，利用纳米粒子表面吸附的尺寸效应使其吸附在非光滑表面，即平衡吸附常数随着尺寸的减小而增加，用强脉冲激光冲击基体表面，使吸收层产生等离子体冲击波，纳米颗粒的吸附作用在强冲击波作用下得到进一步强化，同时有一部分纳米颗粒植入到非光滑表面，复制了其复杂的表面特征并保留了非光滑表面的特性，同时大幅增强了其表面硬度与耐磨性。本发明可应用于轴承等对表面性能要求高的关键部件。

主权项

一种合金基体表面制备仿生非光滑纳米碳基薄膜的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，合金基体表面预处理：采用金相砂纸将待处理试样进行逐级磨削处理，并放在酒精溶液中用超声波清洗机清除表面的灰尘与油渍，并完成必要的裂纹探测过程；步骤二，制作非光滑表面：在所述合金基体表面待加工区域覆盖上一层光刻胶，利用光照刻画出复杂的合金基体表面特征，然后用腐蚀液腐蚀掉被曝光的部分，从而制作出非光滑表面；步骤三，将纳米陶瓷颗粒与黑漆相结合制成柔性混合吸收层覆盖在非光滑表面上，利用纳米粒子表面吸附的尺寸效应使其吸附在非光滑表面，即平衡吸附常数随着尺寸的减小而增加；然后覆盖上约束层，并将其安装在五轴工作台上；步骤四，通过激光器控制装置设定激光器的输出功率和光斑参数；用强脉冲激光冲击合金基体表面，使吸收层产生等离子体冲击波，纳米颗粒的吸附作用在强冲击波作用下得到进一步强化，同时有一部分纳米颗粒植入到非光滑表面，复制了其复杂的表面特征并保留了非光滑表面的特性，同时大幅增强了其表面硬度与耐磨性；步骤五，通过数控系统调节五轴工作台使激光束光斑中心与基体非光滑表面待冲击区域的左上角重合在A点，作为冲击强化处理起始位置，并使待冲击区域X轴和Y轴方向与工作台的X轴和Y轴方向一致；步骤六，打开激光器，采用逐行加工的方法通过数控系统控制五轴工作台的移动实现对试样待加工表面进行激光冲击强化，设定行间和列间光斑搭接率为20％‑80％，最终完成对整个待冲击区域的冲击强化并获得非光滑纳米碳基薄膜。