[发明专利]激光冲击多次愈合铜薄膜疲劳损伤的方法

摘要

一种激光冲击多次愈合铜薄膜疲劳损伤的技术方法，涉及机械制造与激光加工应用技术领域，其步骤为：提供预制疲劳损伤装置和激光冲击愈合装置，所述预制疲劳损伤装置包括微疲劳试验机和视频显微镜，所述激光冲击愈合装置包括脉冲激光器，光路调节装置和培养皿；对材料预制疲劳损伤并对其进行时时观测；在预制疲劳损伤的薄膜材料表面喷涂不溶于水的黑色涂料，将材料固定在金属基体上，使得激光束垂直发射到材料表面；将固定材料的金属基体放入注入水的培养皿中；将材料从金属基体上取下，放入丙酮试剂中清洗，把材料上涂覆的黑色涂料清洗干净；重复上述过程，次数为1-4次。本发明使得材料表面以及亚表面的晶粒不断发生细化，工作硬化程度不断提高，最大化的提高了材料的累积疲劳寿命。

主权项

一种激光冲击多次愈合铜薄膜疲劳损伤的方法，其步骤为：步骤1）：提供金属试件预制疲劳损伤装置（1）和激光冲击愈合装置（2），所述预制疲劳损伤装置（1）包括微疲劳试验机（A1）和视频显微镜（A2），所述激光冲击愈合装置（2）包括脉冲激光器（B1），光路调节装置（B2）和培养皿（23），所述光路调节装置（B2）包括反光镜调节装置（21）、透镜调节装置（22）；反光镜调节装置（21）是由反光镜支座、反光镜和滑块机构组成，透镜调节装置（22）是由透镜支座、凸透镜和滑块组成；步骤2）：对材料预制疲劳损伤并对其进行时时观测：应用疲劳损伤的定义，采用微疲劳试验机（A1）对原始材料预制一定程度的疲劳损伤，其公式表示如下： D i = n i N r ( i - 1 ) 其中，Di表示第i次愈合时的损伤程度；ni表示第i次愈合前加载的循环数；Nr(i‑1)表示i‑1次愈合后最优的残余寿命。铜薄膜材料（3）固定在微疲劳试验机（A1）上，将视频显微镜（A2）的物镜对准铜薄膜材料（3）缺口位置，对预制损伤过程进行时时观测；步骤3）：在预制疲劳损伤的薄膜材料表面喷涂不溶于水的黑色涂料以增强材料对脉冲激光能量的吸收，将材料固定在金属基体上，使得激光器发出的激光束垂直发射到多晶轧制铜薄膜材料表面；步骤4）：将固定多晶轧制铜薄膜材料的金属基体放入培养皿当中，在培养皿中注入水，水层作为多次激光冲击愈合过程中的约束层；根据激光器指示光路调整光路转换装置，并移动培养皿的位置，来控制激光光斑的冲击位置，通过调节凸透镜与多晶轧制铜薄膜材料的之间的距离控制焦距，来控制激光光斑，光斑宽度为1‑2毫米；步骤5）：通过激光器控制系统控制单脉冲能量和脉冲个数，单个脉冲的能量为400‑500毫焦，脉冲个数为15‑20个；所述脉冲激光器发射出的激光经过光路转换装置中的反光镜和凸透镜穿过水层照射到涂覆层上，从而在金属薄膜材料上产生冲击压力；步骤6）：将多晶轧制铜薄膜材料从金属基体上取下，放入丙酮试剂中清 洗，把多晶轧制铜薄膜材料上涂覆的黑色涂料清洗干净；步骤7）：对愈合后的多晶轧制铜薄膜材料进行第二次疲劳损伤愈合过程，重复步骤2）、3）、4）、5）、6），重复次数为1‑4次，直至试样的残余疲劳寿命开始降低。