冲击波加速纳米颗粒诱导金属表面纳米化方法及装置

摘要

本发明提供一种激光诱导冲击波加速纳米颗粒实现金属表面纳米化的方法及装置，涉及金属材料表面纳米化领域。空气压缩机产生强大压力将金属纳米颗粒进行加速并导入带有排气装置的密闭工作腔，从锥形孔里喷出的黑漆粒子在激光辐射作用下，利用激光诱导的冲击波产生的巨大压力不断再推进已经具有一定速度的纳米颗粒，使其以最大速度冲击金属材料表面，并嵌入金属材料表面形成纳米层，实现金属材料的表面纳米化。

主权项

冲击波加速纳米颗粒诱导金属表面纳米化装置，其特征在于，包括控制系统、导光系统、工作台控制系统和辅助系统；所述控制系统包括工业控制器（2）、数字控制器（3）、激光控制器（4）和压力控制器（12）；所述数字控制器（3）与激光控制器（4）和工业控制器（2）相连，所述激光控制器（4）与高功率脉冲激光装置（5）相连；所述工业控制器（2）通过数字控制器（3）分别控制激光控制器（4）、光斑调节装置（8）和五轴联动工作台（29），所述激光控制器（4）控制高功率脉冲激光装置（5），压力控制器（12）控制储气罐（10）里气体输出的压力；所述导光系统包括导光管（6）、冲击头（15）和光斑调节装置（8）；所述光斑调节装置（8）位于高功率脉冲激光装置（5）与冲击头（15）之间并与数字控制器（4）相连，高功率脉冲激光装置（5）在光斑调节装置（8）上方，冲击头（15）在光斑调节装置（8）下方；聚焦透镜（16）位于冲击头（15）内，高功率脉冲激光装置（5）通过导光管（6）与光斑调节装置（8）相连，光斑调节装置（8）通过导光管（6）与冲击头（15）相连；所述工作台控制系统包括数字控制器（4）、工件（25）和五轴联动工作台（29）；工件（25）位于五轴联动工作台（29）上方，数字控制器（3）通过控制五轴联动工作台（29）来调节工件（25）和纳米粒子喷头（20）的相对位置；所述辅助系统包括空气压缩机（9）、送漆装置（13）、纳米粒子喷头（20）、送粉装置（18）、排气装置（1）、密闭工作腔（30）和金属纳米颗粒回收装置（31）；所述纳米粒子喷头（20）位于密闭工作腔（30）内部的上方，纳米粒子喷头（20）为中空的圆柱形，含有圆环状内腔和外腔，垫片A（22）位于内腔内侧外壁的凸缘上，耐高压K9玻璃（27）在垫片A（22）于垫片B（23）之间，并由顶盖（17）固定，内腔底部有两个沿轴线对称分布的锥形孔（24），内腔左上部的黑漆输入端口（14）与送漆装置（13）相连，外腔上部沿轴线对称分布的纳米颗粒输入端口A（26）和纳米颗粒输入端口B（27）分别通过导气管（11）与送粉装置（18）相连；所述送粉装置（18）通过导气管（11）与压力控制器（12）相连；所述压力控制器（12）通过导气管（11）与储气罐（10）相连；所述排气装置（1）和金属纳米颗粒回收装置（31）分别与密闭工作腔（30）相连，排气装置（1）在密闭工作腔（30）左边，其排气管位于五轴联动工作台（29）的下部，金属纳米颗粒回收装置（31）在密闭工作腔（30）右边，排气装置（1）用于排出密闭工作腔（30）里的气体，金属纳米颗粒回收装置（31）回收多余的金属纳米颗粒（28）。