【摘要】：激光清洗(Laser Cleaning)是一種新型的除污/除銹技術(shù),其利用激光輻照材料表面,使材料表面發(fā)生熔化或氣化等反應(yīng)而去除材料,具有可控、高效、綠色環(huán)保等優(yōu)勢,近年來受到國內(nèi)外學者的極大關(guān)注。本文以AH32船用鋼表面銹蝕為研究對象,使用納秒激光器開展激光清洗試驗,進行表面微觀形貌/粗糙度/硬度測試,并通過電化學腐蝕試驗探索激光清洗對AH32鋼表面耐腐蝕性能的影響。主要工作內(nèi)容如下:(1)基于金屬腐蝕學原理,從理論上分析AH32船用鋼銹蝕的成分和結(jié)構(gòu),揭示銹蝕的形成機理;運用固體界面物理化學原理及顆粒黏附力模型,分析銹蝕與基體之間的范德華力、毛細力、靜電力及鐵離子和其它元素形成的離子鍵,據(jù)此推導銹蝕與基體的結(jié)合力模型;基于納秒脈沖激光與材料的作用機理,分析納秒脈沖激光清洗過程中的熱/力效應(yīng),描述納秒脈沖激光誘導熱/力作用下AH32船用鋼表面銹蝕的去除過程。(2)采用分步激光除銹方法,開展納秒脈沖激光清洗銹蝕的工藝試驗。使用激光共聚焦顯微鏡、顯微硬度測試儀、掃描電子顯微鏡以及X射線能譜分析儀等手段,檢測激光清洗后的表面形貌/粗糙度、顯微硬度、微觀形貌、材料成分,探索激光清洗銹蝕質(zhì)量評價體系,研究激光功率、掃描速度等工藝參數(shù)對表面粗糙度、微觀形貌、顯微硬度等的影響規(guī)律,揭示納秒脈沖激光的除銹機理。(3)研究不同激光參數(shù)(激光功率、掃描速度)清洗試樣在NaCl溶液中的電化學腐蝕行為,分析極化曲線、電化學阻抗譜、Bode圖及腐蝕表面形貌,獲得工藝參數(shù)對清洗表面耐腐蝕性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,激光清洗可降低AH32船用鋼的表面粗糙度、提高其表面硬度及耐蝕性。與原始試樣相比,激光功率20 W(60 W激光清洗后)、掃描速度3000mm/s時的清洗試樣表面粗糙度下降38.1%,表面硬度提高5.7%左右,自腐蝕電位正移13.6%,鈍化電位范圍增大17.2%,鈍化電流密度降低50.3%,擊穿電位提高56.6%,表現(xiàn)出良好的耐蝕性。
【圖文】：

隨著激光清洗方面專利的相繼出現(xiàn)，激光清段[20]。Lee 等人[21]首次基于聲學、色度學和智能化方法成功光清洗技術(shù)在實際應(yīng)用領(lǐng)域的成功應(yīng)用提供了極大的幫系統(tǒng)。同年，Pini 等人[22]在不同的激光系統(tǒng)和輻照條件洗對考古藝術(shù)品及金屬的清洗效果，如圖 1.1 所示，結(jié)強和精確性高等突出優(yōu)點，非常適用于文物保護清洗的基礎(chǔ)上進一步比較了鐵質(zhì)考古文物在三種激光波器、1064 nm Nd：YAG 激光器、532 nm Nd：YAG 激發(fā)現(xiàn)在去除金屬表面有機物的過程中，TEACO2激光了更好的清洗效果，并由此得出了一個結(jié)論，，即熟悉了性質(zhì)是選擇激光器類型的重要前提，而且即使是相同的態(tài)（顏色、孔隙率和表面結(jié)構(gòu)等）也會對激光清洗質(zhì)量對考古藝術(shù)品的激光清洗逐步成為廣大學者的研究熱

Hsu 等人[25]在激光清洗過程中，分析了顆粒在基體表面上的粘附力及表面波產(chǎn)生的間隙力，如圖1.2 所示，并在此基礎(chǔ)上建立了激光誘導表面波去除微粒的物理模型，用來預(yù)測激光去除面積和加工條件。2007 年，Grojo 等人[26]研究了激光清洗過程中由短脈沖激光引起的表面波微粒去除的機理，提出了一種利用原位診斷技術(shù)研究 “激光-粒子-表面”之間相互作用的各種消融機制的方法，發(fā)現(xiàn)激光輻照顆粒會產(chǎn)生顆粒表面近場增強以及熱粒子的熱接觸現(xiàn)象，從而導致表面損傷。2008 年，Jang 等人[27]首次利用光致發(fā)光成像技術(shù)，對微米級顆粒在激光誘導等離子體/沖擊波作用下的運動進行了可視化研究，并利用熒光聚苯乙烯（PS）顆粒作為示蹤劑
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U672.1

【參考文獻】

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本文編號：2609770