激光冲击波诱导膜基系统动静态响应特性研究

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1、万方数据激光冲击波诱导膜基系统动静态响应特性研究第四章激光诱导膜基系统动态响应实验研充⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．334．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。334．2实验设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一334．2．1膜基系统模型构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．2．2实验方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯344．3激光能量对膜基系统动态响应特性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．354．3．1激光能量对冲击波动态响应特性影响研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯354．3．2激光能

2、量对动态应变响应特性影响研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．4界面结合强度对膜基系统动态响应特性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一404．4．1界面结合强度对冲击波动态响应特性影响研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯404．4．2界面结合强度对动态应变响应特性影响研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．44第五章激光诱导膜基系统残余应力分布状态实验研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯455．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．455．2实验设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯．．455．2．1x射线应力测量原理及二向应力状态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．455．2．2实验方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯495．3镁合金基体背面残余应力状态分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．505．3．1激光能量对残余应力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯505．3．2界面结合强度对残余应力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯535．4膜基系统界面残余应力状态分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．545．4．1不锈钢薄膜背面残余应力状态分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯545．4．2镁合金基体表面残余应力状态分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯565．5激光冲击波在膜基系统中的传播规律及模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．585．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一60第六章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6l6．1研究工作的主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．616．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。63鸳贮谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯68攻读研究生期间发表

5、的论文与研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯69VI万方数据江苏大学硕士学位论文第一章绪论1．1研究背景与科学意义薄膜技术是当前国际学术研究的热点之一，是一种重要的材料复合和表面处理的先进技术，利用极少量的功能材料赋予工件特殊性能，延长工件的使用寿命，降低加工生产成本[1】。当前“二强一弱”现象是国际薄膜科学技术发展的现状，即在薄膜测控技术上略显薄弱。如何保证薄膜与基体间的结合性能满足实际生产应用的要求以及如何精确检测出界面结合强度是各国学者致力解决的难题。膜基界面结合强度与薄膜质量优劣密切相关，较优的界面结合强度是保证薄膜使用的前提[2】

6、。如果界面结合强度较弱，在实际应用环境中易发生脱落损坏现象。影响膜基界面结合强度的因素有很多，比如受力状态、性能匹配特性、镀膜工艺等。如今激光冲击波技术在材料表面改性、加工成型、功能检测等方面得到越来越广泛的应用，激光冲击波技术利用瞬间高温高压的等离子体作用在试样表面，诱导材料发生复杂变化，就检测技术而言可以根据冲击波的变化规律对材料进行精确的检测。本课题组基于激光冲击波效应原理提出了一种用来检测界面结合性能与测量界面结合强度的新方法即激光离散划痕检测技术。该方法具有明显的技术优势，诱导的界面动态响应特别剧烈，由此更能清楚的反映出界面结合强度的差

7、异。同时激光冲击波作用下薄膜与基体材料发生了物理或化学变化，界面结合处的组织成分相较冲击前发生一定改变，由于薄膜与基体的热膨胀系数存在差异使得膜基界面产生残余应力，残余应力是薄膜破坏的敏感因素，其性质与大小与膜基界面结合强度有一定关联【，】。研究激光冲击前后膜基界面的残余应力变化在一定程度上反映界面结合强度的差异。激光冲击过程中，不同能量激光瞬态加载膜基系统的动静态响应特性与膜基界面结合强度之间的关系是亟需解决的核心问题。本文针对以上核心问题，对比分析了不同能量、不同界面结合强度下激光冲击波的动态响应变化，同时结合膜基界面的残余应力变化综合研究了

8、激光加载膜基系统动静态响应特性与膜基界面结合强度之间的关系，最终建立了激光诱导的万方数据激光冲击波诱导膜基系统动静态响应特性研究冲击波在