一种基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置及方法

本发明属于材料加工领域，涉及一种激光冲击强化材料技术，具体涉及一种基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置及方法。

背景技术：

1、激光冲击强化技术是能源、航空航天、车辆等众多领域中常用的表面后处理技术。其原理是通过飞秒/纳秒激光和材料相互作用时候，产生的高密度瞬态电子/高温等离子体，从而诱导产生极大的冲击压力作用于材料表面，使得材料表面产生极大的残余压应力，使得材料的微观组织得到细化，腐蚀抗性、硬度等综合力学性能得到了提高。但是由于脉冲激光诱导产生的应力波在材料内部传播过程不可控，处于一种不断衰减的状态，且呈球面波扩散。因此，对于某些材料，需要实现内部一定深度的高精度改性，常规的激光冲击强化方法可能无法满足需求。因此对激光诱导强化进一步研究非常有必要。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置及方法，将同一束激光分成4激光后导入到待强化材料表面，激光在材料表面产生的应力波在材料内部干涉叠加，形成内部特殊区别干涉加强，以实现多应力波在材料内部定点区域干涉强化，从而完成对材料内部特定区域的高精度冲击强化过程。

2、为了达到上述效果，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置，包括：

4、激光发生模块，用于发生所需的入射激光；

5、分光模块，用于将入射激光分光为成同相位的多路激光；

6、光路整形模块，用于将多路激光整形为平行的诱导激光；以及

7、光路调节模块，用于将多路平行的诱导激光引导至待干涉强化材料表面。

8、进一步地，所述分光模块包括转动件和设置与转动件上的若干分光镜，多个分光镜分布在以转动件的转动轴线为中心的圆环上，每个分光镜分成的光路数量不同，通过旋转转动件使得不同的分光镜与激光发生模块对准实现对入射激光进行不同数量分光。

9、进一步地，所述光路整形模块为准直镜。

10、进一步地，所述光路调节模块为反射镜。

11、另一方面，本发明提供一种基于点阵激光诱导的应力波干涉强化方法，包括以下步骤：

12、发生入射激光；

13、将入射激光分成多束相互平行的诱导激光；

14、将多束平行的诱导激光导向到待强化的材料表面，在材料内部形成应力波干涉叠加增，利用应力波干涉叠加增对材料内特定区域进行局部强化。

15、进一步地，所述入射激光为脉冲激光。

16、进一步地，所述脉冲激光为飞秒或纳秒激光。

17、进一步地，所述诱导激光有2-20束。

18、进一步地，相邻诱导激光的光斑边缘之间的间距为0-d/2，d为光斑直径大小。

19、与相应技术相比，本发明有益效果如下：

20、本发明能够通过应力波干涉效应，使得多个应力波在材料内部特定区域叠加增加，通过干涉叠加实现材料内部特定区域局部强化，细化材料内部微观组织，从而提高合力学性能。

技术特征：

1.一种基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置，其特征在于，所述分光模块包括转动件和设置与转动件上的若干分光镜，多个分光镜分布在以转动件的转动轴线为中心的圆环上，每个分光镜分成的光路数量不同，通过旋转转动件使得不同的分光镜与激光发生模块对准实现对入射激光进行不同数量分光。

3.根据权利要求1所述基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置，其特征在于，所述光路整形模块为准直镜。

4.根据权利要求1所述基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置，其特征在于，所述光路调节模块为反射镜。

5.一种基于点阵激光诱导的应力波干涉强化方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述基于点阵激光诱导的应力波干涉强化方法，其特征在于，所述入射激光为脉冲激光。

7.根据权利要求6所述基于点阵激光诱导的应力波干涉强化方法，其特征在于，所述脉冲激光为飞秒或纳秒激光。

8.根据权利要求5所述基于点阵激光诱导的应力波干涉强化方法，其特征在于，所述诱导激光有2-20束。

9.根据权利要求5所述基于点阵激光诱导的应力波干涉强化方法，其特征在于，相邻诱导激光的光斑边缘之间的间距为0-d/2，d为光斑直径大小。

技术总结本发明公开了一种基于点阵激光诱导的应力波干涉强化装置及方法，装置包括激光发生模块、分光模块、光路整形模块及光路调节模块，首先通过激光发生模块发生入射激光；然后通过分光模块将入射激光分成所需束数的激光，并通过光路整形模块整形，得到多束相互平行的诱导激光；之后将多束平行的诱导激光导向到待强化的材料表面，在材料内部形成应力波干涉叠加增，利用应力波干涉叠加增对材料内特定区域进行局部强化。本发明能够实现对材料内部微观结构的强化，提高了材料的综合力学性能。技术研发人员：王度,刘致远,雷诚,刘胜受保护的技术使用者：武汉大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5