一种激光冲击波诱导的微纳米颗粒植入的方法和装置

摘要

本发明涉及一种激光冲击波诱导的微纳米颗粒植入的方法和装置，特别适用于在复杂工件表面局部进行表面强化的场合。该装置由激光器、聚焦透镜、光学玻璃、喷嘴、拉法尔加速管、喷粉系统、粉末回收系统和待处理金属等构成。光学玻璃用来透过激光束并密封拉法尔管大端，防止微纳米颗粒污染环境；喷粉系统喷出微纳米颗粒，高重复频率高能量脉冲激光与微纳米颗粒相互作用，使微纳米颗粒击穿，产生冲击波，冲击波推动部分微纳米颗粒沿拉法尔管轴向运动，随着激光不断与微纳米颗粒相互作用，由于拉法尔效应，管内微纳米离子在冲击波作用下不断被加速，高速冲向工件，在撞击引起材料的溅射，使微纳米颗粒植入待处理金属表面，获得纳米颗粒植入强化层。本发明能显著提高金属表层的硬度、耐磨和耐腐蚀性能，有广泛的应用前景。

主权项

一种激光冲击波诱导的微纳米颗粒植入的方法和装置，其特征为：包括激光器(1)、聚焦透镜(2)、光学玻璃(3)、拉法尔管(4)、喷粉系统(5)、微纳米颗粒(6)、粉末回收系统(7)、待处理金属(8)及喷嘴(9)；激光器(1)对准聚焦透镜(2)；光学玻璃(3)安装于拉法尔管，其焦点位于拉法尔管(4)内，(4)较大直径端，拉法尔管(4)较小直径端开放，并指向被处理金属(8)；拉法尔管(4)较大直径端管壁开设有局部凹陷特征(41)，在局部凹陷特征底部安装有并且装有粉末回收系统(7)，正对于粉末回收系统(7)的管壁处安装有喷粉系统(5)，在管壁90度位置安装有喷嘴(9)，喷嘴指向光学玻璃(3)；微纳米颗粒(6)从喷粉系统(5)喷出。