激光沖擊波誘導(dǎo)膜基系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)特性研究.pdf

1、膜基界面結(jié)合強(qiáng)度與薄膜質(zhì)量?jī)?yōu)劣密切相關(guān)，較優(yōu)的界面結(jié)合強(qiáng)度是保證薄膜使用的前提?；诩す鉀_擊波效應(yīng)的激光離散劃痕檢測(cè)技術(shù)是一種檢測(cè)界面結(jié)合強(qiáng)度的新方法。該技術(shù)下不同能量激光瞬態(tài)加載膜基系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)特性與膜基界面結(jié)合強(qiáng)度之間的關(guān)系是亟需解決的核心問(wèn)題。為此，本文利用聚偏氟乙烯(PVDF)貼片傳感器以及X射線衍射儀(XRD)兩種檢測(cè)技術(shù)，對(duì)激光加載過(guò)程中膜基系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行了研究。綜合分析了不同能量激光誘導(dǎo)的沖擊波在不同界面結(jié)合

2、強(qiáng)度膜基系統(tǒng)中的傳播規(guī)律以及膜基系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)特性與界面結(jié)合強(qiáng)度之間的相互關(guān)系。
　　首先，對(duì)PVDF傳感器的動(dòng)態(tài)檢測(cè)效果進(jìn)行了驗(yàn)證并優(yōu)化了黑膠帶吸收層厚度參數(shù)。在AZ31B鎂合金基體背面激光沖擊區(qū)域邊界粘貼PVDF傳感器，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)彈塑性雙波傳播到靶材背面的時(shí)間與理論傳播時(shí)間相符。結(jié)果表明:PVDF傳感器動(dòng)態(tài)檢測(cè)效果好。同時(shí)對(duì)黑膠帶吸收層的厚度參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，當(dāng)激光能量為1000mJ時(shí)，對(duì)比分析了不同厚度吸收層下材料表面形貌以

3、及沖擊波壓力。結(jié)果表明:當(dāng)黑膠帶吸收層厚度為200um時(shí)綜合優(yōu)勢(shì)明顯。
　　其次，對(duì)膜基系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性開(kāi)展研究。采用水膜、502膠、雙面膠為粘結(jié)劑粘結(jié)316不銹鋼箔與AZ31B鎂合金基體構(gòu)建三種膜基系統(tǒng)理論模型，將PVDF傳感器粘貼在基體背面激光沖擊中心，分析激光能量以及膜基界面結(jié)合強(qiáng)度對(duì)動(dòng)態(tài)壓電信號(hào)，動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)、動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)的影響。結(jié)果表明:脈沖激光能量越強(qiáng)，檢測(cè)到的壓電、壓力、應(yīng)變信號(hào)越強(qiáng)，到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間越長(zhǎng)，從檢測(cè)到

4、信號(hào)到最終系統(tǒng)穩(wěn)定是在微秒量級(jí)時(shí)間內(nèi)完成的;相同激光能量作用下，水膜為粘結(jié)劑模型下PVDF檢測(cè)得到的壓電、壓力波峰值最大，同時(shí)壓電波形曲線更為光滑，系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)用時(shí)最長(zhǎng)，系統(tǒng)靜止后拉應(yīng)變的變化量最大。
　　最后，對(duì)膜基系統(tǒng)激光沖擊前后的殘余應(yīng)力變化開(kāi)展研究并建立了激光沖擊波在膜基系統(tǒng)中的傳播模型。利用X射線衍射儀對(duì)膜基界面進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，分析了不同能量激光輻照下三種膜基系統(tǒng)殘余應(yīng)力分布狀態(tài)變化規(guī)律。結(jié)果表明:不同能量激光輻照下