納秒激光沖擊制備納米SiC涂層的組織和性能研究.pdf

1、納米材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能備受關(guān)注,但由于制備技術(shù)的限制,很難研制出理想的納米材料涂層。隨著納米材料研究的深入和納米技術(shù)的發(fā)展,將表面涂層技術(shù)和納米材料相結(jié)合成為必然,從而通過提高材料表面性能來提高材料的整體性能。
　　 本文通過激光沖擊處理技術(shù)在純鋁(Al)基體上制備了納米SiC涂層研究,對激光沖擊納米涂層過程進(jìn)行了有限元模擬分析,通過掃描電鏡觀察了納米涂層表面微觀結(jié)構(gòu)特征,評定和分析了納米涂層的顯微硬度、納米硬度、殘

2、余應(yīng)力、耐磨性和表面粗糙度等性能。通過此表面改性技術(shù)不但可以將納米材料的獨(dú)特性能賦予傳統(tǒng)材料,也可優(yōu)化傳統(tǒng)表面處理工藝,獲得優(yōu)異性能和獨(dú)特結(jié)構(gòu)的表層,同時為在納米尺度上系統(tǒng)研究工藝、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系提供依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.理論分析了激光沖擊機(jī)理和沖擊波作用下材料的動態(tài)響應(yīng),并提出了激光沖擊納米顆粒的運(yùn)動速度總公式。利用有限元數(shù)值模擬研究了激光沖擊納米顆粒動態(tài)運(yùn)動的過程,模擬不同激光能量對納米顆粒運(yùn)動的影響以及

3、殘余應(yīng)力場的分布。
　　 2.在有限元分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了激光沖擊制備納米SiC涂層實(shí)驗(yàn)研究,觀察了納米涂層表面形貌。結(jié)果表明,強(qiáng)激光沖擊波對團(tuán)聚的納米SiC顆粒起到了一定的分散作用。利用黑漆加鋁箔作為雙吸收層時,嵌入Al基體的納米SiC顆粒較多,單位面積的納米顆粒含量較多;而利用黑漆加黑膠帶作為雙吸收層時,納米SiC顆粒具有更好的分散性,分布較均勻,納米團(tuán)聚較少。
　　 3.激光沖擊注入納米SiC顆粒涂層表面顯微硬度相對