激光冲击制备纳米碳材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109207997A(43)申请公布日2019.01.15(21)申请号201810235985.4(22)申请日2018.03.21(71)申请人中国航空制造技术研究院地址100024北京市朝阳区八里桥北东军庄1号(72)发明人邹世坤吴俊峰(51)Int.Cl.C23C26/00(2006.01)C21D10/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称激光冲击制备纳米碳材料的方法(57)摘要本发明公开了一种激光冲击制备纳米碳材料的方法，包括以下步骤，1）在待强化的材料基体表面上直接设置芳烃高分子粉末或者其与粘结剂的混合物作为吸收层；2）在吸收层上设置约束层；3）脉冲激光对吸收层进行激光冲击强化；4）材料冷却后，去除残留物即得强化后的材料基体。利用激光冲击强化环境下的高温高压特性，将芳烃高分子粉末作为吸收层，在约束环境下增加激光冲击强化功率密度，将芳烃高分子粉末裂解为石墨稀、纳米金刚石等结构，实现吸收层向涂层的转变并附着在靶材上，形成特定功能的涂层。CN109207997ACN109207997A权利要求书1/1页1.一种激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，包括以下步骤，1）在待强化的材料基体表面上直接设置芳烃高分子粉末或者其与粘结剂的混合物作为吸收层；2）在吸收层上设置约束层；3）脉冲激光对吸收层进行激光冲击强化；4）材料冷却后，去除残留物即得强化后的材料基体。2.如权利要求1所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，所述的粘结剂为硅胶或油漆。3.如权利要求1所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，所述的粘结剂以排除芳烃高分子粉末中空气最小用量为标准。4.如权利要求2所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，芳烃高分子粉末与油漆的体积比为（1～3）：1，所述的约束层为水。5.如权利要求1所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，所述的步骤3）中脉冲激光功率密度在5～25GW/cm2。6.如权利要求1所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，所述的步骤3）中进行至少连续两次激光强化。7.如权利要求1所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，所述的吸收层为玻璃或水。8.如权利要求1所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，采用烃粉末作为吸收层，光学玻璃或硅胶作为约束层。9.如权利要求1所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，在所述的吸收层上还设置有密封层。10.如权利要求9所述的激光冲击制备纳米碳材料的方法，其特征在于，所述的密封层为硅油或油漆。2CN109207997A说明书1/3页激光冲击制备纳米碳材料的方法技术领域[0001]本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种激光冲击制备纳米碳材料的方法。背景技术[0002]激光冲击强化技术是利用强激光束产生的等离子冲击波，提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力的一种高新技术。它具有非接触、无热影响区、可控性强以及强化效果显著等突出优点。涂层的作用主要是保护工件不被激光灼伤并增强对激光能量的吸收，目前常用的涂层材料有黑漆和铝箔等。[0003]专利CN201610607738.3中提出激光冲击氧化石墨烯涂层的表面强化方法,其包括以下步骤：将石墨烯、氧化石墨烯或两者的混合物溶液涂抹到需要强化的材料基体表面，形成涂层；在涂层上设置铝箔作为吸收层；在吸收层上设置光学玻璃或硅胶作为约束层；用脉冲激光对吸收层进行激光冲击扫描，激光穿过约束层照射到吸收层上，吸收层吸收激光能量迅速气化同时形成大量的高温高压等离子体，等离子体快速膨胀形成高强度的冲击波，冲击波作用于涂层，部分涂层被冲击波压入到材料基体表层，部分涂层紧密作用并贴合到材料基体表层；将激光冲击后的材料基体自然冷却到室温，去除材料基体上的残留物，得到表面强化好的材料基体。[0004]但是由于涂层受激光冲击强化产生的产物与吸收层容易混合，很难形成纳米结构并沉积在金属表面。发明内容[0005]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种激光冲击制备纳米碳材料的方法。[0006]为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种激光冲击制备纳米碳材料的方法，包括以下步骤，1）在待强化的材料基体表面上直接设置芳烃高分子粉末或者其与粘结剂的混合物作为吸收层；2）在吸收层上设置约束层；3）脉冲激光对吸收层进行激光冲击强化；4）材料冷却后，去除残留物即得强化后的材料基体。[0007]所述的粘结剂为硅胶或油漆。[0008]所述的粘结剂以排除芳烃高分子粉末中空气最小用量为标准。[0009]芳烃高分子粉末与油漆的体积比为（1～3）：1，所述的约束层为水。[0010]所述的步骤3）中脉冲激光功率密