[发明专利]利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法

摘要

利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法，首先获取真实应力腐蚀裂纹不同深度处的几何形态，采用光刻技术加工不同裂纹深度处的应力腐蚀裂纹形态物，将其粘接起来，形成整个应力腐蚀裂纹形态物，然后将该应力腐蚀裂纹形态物与准备的不锈钢金属粉末、分散剂、蒸馏水、粘接剂混合物一起放入容器中，形成压坯试样，最后将压坯试样置于真空炉内进行脱胶和烧结，将烧结好的试样进行机械加工，获得具有最终目标尺寸和表面裂纹的人工应力腐蚀裂纹试件；本发明方法制备的试件可以对实际结构中自然应力腐蚀裂纹进行人工复制，具有裂纹形貌复杂、已知并可大批量制备的优点，能够广泛应用于应力腐蚀裂纹定量无损检测方法的检测能力认证制度中。

主权项

1.利用光刻和粉末冶金技术制备人工应力腐蚀裂纹的新方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：基于光刻和电镀技术的应力腐蚀裂纹形态物加工，具体步骤如下：1)利用TOFD超声检测设备测得真实应力腐蚀裂纹的深度；2)通过显微镜观测表面应力腐蚀裂纹形态，获得真实应力腐蚀裂纹试件表面裂纹形态图；3)在透明薄膜上打印步骤2)获得的真实应力腐蚀裂纹试件表面裂纹形态图，选用碳平板作为基体，在碳平板基体上铺放光刻胶薄层，并将打印有应力腐蚀裂纹形态的透明薄膜粘贴在光刻胶薄层上，利用紫外线进行照射，然后对碳平板基体上的光刻胶进行清洗处理，清洗掉应力腐蚀裂纹部位之外的光刻胶，即在基体上获取薄层应力腐蚀裂纹模拟体；利用电镀技术，将金膜电镀到除薄层应力腐蚀裂纹模拟体的碳平板基体上的其它部分上，去除薄层应力腐蚀裂纹模拟体，制备好应力腐蚀裂纹X光光刻掩膜；4)用玻璃板作为基体，在玻璃板基体上面铺放一层光刻胶，光刻胶厚度为0.2mm～0.8mm，将步骤3)制备好的应力腐蚀裂纹X光光刻掩膜放置在光刻胶层上，然后利用X射线照射，再通过溶剂洗涤和烘焙后，获得应力腐蚀裂纹光刻胶形态物；5)将真实应力腐蚀裂纹试件表面打磨掉一层，该层厚度与步骤4)铺放光刻胶的厚度相同，重复步骤2)至步骤4)，获取每隔0.2mm～0.8mm裂纹深度处应力腐蚀裂纹光刻胶形态物；6)将步骤5)中制备的应力腐蚀裂纹光刻胶形态物按照裂纹深度顺序胶结在一起，完成整个应力腐蚀裂纹形态物的制备；步骤2：基于粉末冶金技术的人工应力腐蚀裂纹制备，具体步骤如下：1)根据所加工试件大小选取不锈钢粉末、蒸馏水、分散剂和粉末冶金用的粘合剂进行混合形成混合物，混合物中不锈钢粉末、蒸馏水、分散剂和粉末冶金用的粘合剂分别占混合物总质量的百分比为：不锈钢粉末为50％～70％、蒸馏水为25％～40％、分散剂为1％～10％、粉末冶金用的粘合剂为1％～5％，按照比例进行调配并混合均匀，之后将步骤1的步骤6)制备好的整个应力腐蚀裂纹形态物与混合均匀的不锈钢粉末、蒸馏水、分散剂和粉末冶金用的粘合剂的混合物放入容器中，使整个应力腐蚀裂纹形态物垂直的插入混合物中；2)将步骤2的步骤1)准备好的装有混合物和模拟应力腐蚀裂纹形态物的容器放置于脱气真空室中，抽出真空室内的空气以去除混合物中的气泡，并使真空室中处于真空状态，保持一定时长，直到样品干燥，取出容器中的混合物压坯试样；3)将步骤2的步骤2)制备的混合物压坯试样置于高温真空炉内，对混合物压坯试样进行脱脂和烧结；4)对步骤2的步骤3)烧结好的混合物压坯试样进行机械加工，使预埋裂纹成为表面裂纹，最终获得所设计尺寸的目标模拟应力腐蚀裂纹试件。