[发明专利]一种基于液体约束层特征调整的激光冲击“空化”效应控制方法及其应用

说明书

本发明提供一种基于液体约束层特征调整的激光冲击“空化”效应控制方法及其应用，属于激光冲击效应控制技术领域。本发明给出适用于液体约束条件的单批量激光冲击均匀强化处理的吸收层厚度参数设定的方法，可在无需进行大量测试实验进行数据库积累的条件下，实现液体约束激光冲击过程中的“等离子体体冲击”与“空化”两种物理效应的作用强度的定量调控，从而有效节约人力、物力和财力、简便易行，非常适合在非大批量生产或受制于经济条件的情况下的研究，因此具有良好的实际应用之价值。

技术领域

本发明属于激光冲击效应控制技术领域，具体涉及一种基于液体约束层特征调整的激光冲击“空化”效应控制方法及其应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

脉冲激光可导致材料表面发生等离子体爆炸，从而形成GPa量级的冲击压力。以此为物理基础，研究人员发展了先进的激光冲击强化技术。然而，激光冲击过程中，靶材表面往往会发生一种“残余应力洞”现象，即激光光束的几何中心位置具有较小的残余压应力分布，甚至出现残余拉应力。“残余应力洞”的形成导致材料表面残余应力分布的不均匀，会对其服役性能产生不利影响。最大程度弱化“残余应力洞”效应成为研究人员需要解决的技术难题。

技术人员目前提出一种利用液体约束激光冲击过程中的空化效应来抑制或消除“残余应力洞”的新技术(CN 202010014492.5)，该技术挖掘液体约束条件下的激光冲击过程中的“等离子体冲击”以及“空化”两种物理效应，通过所述两种物理效应的发生强度的分配来实现材料表面的均匀强化或改性。如何精准分配和调节“等离子体冲击”以及“空化”两种效应在单次激光冲击过程中的作用强度是本领域技术人员将该技术真正应用于实际生产的技术关键。

技术人员通过大量实验，可得出多种液体约束层特征变化与其对应的“残余应力洞”发生程度的联系，进而得到液体约束层特征与激光冲击中双物理效应分配比例的数据库。然而发明人发现，该方法耗费大量人力、物力和财力，在非大批量生产或受制于经济条件的情况下，需探寻更简便易行的激光冲击双物理效应控制方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于液体约束层特征调整的激光冲击“空化”效应控制方法及其应用。本发明给出适用于液体约束条件的单批量激光冲击均匀强化处理的吸收层厚度参数设定的方法，可在无需进行大量测试实验进行数据库积累的条件下，实现液体约束激光冲击过程中的“等离子体体冲击”与“空化”两种物理效应的作用强度的定量调控，因此具有良好的实际应用之价值。

具体的，本发明涉及以下技术方案：

本发明的第一个方面，提供一种基于液体约束层特征调整的激光冲击“空化”效应控制方法，所述方法包括对液体约束条件下激光冲击过程中的液体约束层特征的变化对“等离子体体冲击”与“空化”两种物理效应的作用规律进行实时监测，并将作用规律及时反馈到激光冲击工艺参数的调整工序，从而满足激光冲击过程中的双物理效应的定量调节需求。

其中，所述液体约束层特征包括但不限于液体约束层厚度、材质、粘度等。为方便描述本发明技术方案，以下采用约束层厚度来表征液体约束层特征，但显而易见的是，液体约束层特征的其他方面，例如材质、粘度等参数条件，同样也可按照本发明的所述原理和方法进行等离子体冲击效应与空化效应的定量控制，因此同样在本发明的保护范围之内。

本发明的第二个方面，提供上述控制方法在材料表面强化处理中的应用；

所述材料表面强化处理具体为均匀激光冲击强化处理技术。

以上一个或多个技术方案的有益技术效果：