熒光量子點(diǎn)檢測(cè)陶瓷疲勞微裂紋方法的研究PPT課件

1、爭(zhēng)辯人： 導(dǎo)師： 時(shí)間：2019/5/26碩士學(xué)位論文爭(zhēng)辯碩士學(xué)位論文爭(zhēng)辯熒光量子點(diǎn)檢測(cè)陶瓷疲勞微裂紋方法的研討研討背景研討背景陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)氧化鋁陶瓷疲勞裂紋檢測(cè)氧化鋁陶瓷疲勞裂紋檢測(cè)熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系結(jié)論與展望結(jié)論與展望目錄課題背景課題背景傳統(tǒng)丈量微裂紋的方法傳統(tǒng)丈量微裂紋的方法缺陷缺陷受外界干擾明顯精度低，只能到達(dá)0.3-0.4mm過程以及后續(xù)處置工藝復(fù)雜常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)光纖聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)射線檢測(cè)技術(shù)超聲波檢測(cè)技術(shù)渦流檢測(cè)技術(shù)浸透檢測(cè)技術(shù)磁粉檢測(cè)技術(shù)聲發(fā)射信號(hào)是在外部作用下產(chǎn)生的，對(duì)缺陷的變化極為敏感，檢測(cè)靈敏度高，可以檢測(cè)到微米量級(jí)的

2、顯微裂紋變化，由于絕大多數(shù)資料都具有聲發(fā)射特性，聲發(fā)射技術(shù)不會(huì)遭到資料種類的限制當(dāng)電流從構(gòu)件的被檢測(cè)部位經(jīng)過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的電流和電位場(chǎng)。當(dāng)構(gòu)件上出現(xiàn)裂紋時(shí)，電流和電位場(chǎng)也會(huì)隨之發(fā)生變化，并且經(jīng)過電位U的改動(dòng)表達(dá)出來電位法檢測(cè)技術(shù)可以進(jìn)展非接觸丈量，能免除人工布線、應(yīng)變片黏貼等需求技巧和閱歷的操作熒光檢測(cè)的優(yōu)越性熒光資料易于制造涂層或鍍層，因此大面積應(yīng)變場(chǎng)的分布探測(cè)較為方便，適于直觀的測(cè)試葉片、盤型件、旋轉(zhuǎn)殼體等的形變稀土發(fā)光資料在檢測(cè)裂紋中的運(yùn)用稀土發(fā)光資料在檢測(cè)裂紋中的運(yùn)用Ji Sik Kim將稀土發(fā)光元素與陶瓷相結(jié)合，動(dòng)態(tài)籠統(tǒng)化地描畫了陶瓷資料的裂紋擴(kuò)展，詳細(xì)的論述了稀土發(fā)光元素的機(jī)械熒

3、光性能。將含有稀土元素的氧化物與陶瓷一同燒結(jié)，然后做成閥盤狀試樣，預(yù)置初始裂紋后加載使試樣開裂，最后用紫外燈照射可察看到裂紋處發(fā)光。Ji Sik Kim. Acta Materialia 51 (2019) 6437Chaonan Xu將稀土發(fā)光元素與金屬相結(jié)合，構(gòu)建了熒光圖像系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)籠統(tǒng)化地描畫了金屬資料中應(yīng)力的分布。Chaonan Xu. Journal of Visualization.2019.11(4):329稀土發(fā)光資料在檢測(cè)裂紋中的運(yùn)用稀土發(fā)光資料在檢測(cè)裂紋中的運(yùn)用熒光強(qiáng)度高穩(wěn)定性好寬的激發(fā)波長(zhǎng)范圍窄的發(fā)射波長(zhǎng)范圍發(fā)射峰窄而對(duì)稱發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)諧量子點(diǎn)特點(diǎn)量子點(diǎn)概述量子點(diǎn)概述量子點(diǎn)

4、又可稱為半導(dǎo)體納米晶體，是一種由族或族元素組成的納米顆粒，目前研討最多的是CdXX=S，Se，Te，粒徑尺寸在1-100nm之間研討目的與意義研討目的與意義研討量子點(diǎn)熒光測(cè)裂紋的機(jī)理，將量子點(diǎn)運(yùn)用到測(cè)裂紋領(lǐng)域?qū)ξ⒘鸭y的位置進(jìn)展準(zhǔn)確標(biāo)定，丈量裂紋寬度，確保零部件失效之前及時(shí)維修可以與傳統(tǒng)檢測(cè)裂紋的方法取長(zhǎng)補(bǔ)短，更好的檢測(cè)裂紋，減少事故的發(fā)生目的1目的2意義陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)在虛線區(qū)域內(nèi)等離子噴涂一層氧化鋁涂層在涂層外表涂上量子點(diǎn)膜，用真空枯燥箱枯燥將CT試樣在疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)上拉伸，使得涂層外表產(chǎn)生疲勞裂紋用共聚焦顯微鏡和便攜式光譜儀檢丈量子點(diǎn)膜不同位置處熒光強(qiáng)度變化用光學(xué)顯微鏡

5、察看裂紋實(shí)踐寬度，與檢測(cè)出的裂紋寬度作對(duì)比調(diào)查檢測(cè)精度CdS量子點(diǎn)：濃度22.2mg/ml，量子點(diǎn)產(chǎn)率30%，發(fā)光峰位置460nm量子點(diǎn)膜厚：0.18mm100m102m共聚焦顯微鏡檢測(cè)的裂紋寬度與實(shí)踐裂紋寬度相差2%陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)3355031019285832842028873ADBCE陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)ABECD3084229488294922579725176陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)陶瓷涂層疲勞裂紋檢測(cè)陶瓷疲勞裂紋檢測(cè)陶瓷疲勞裂紋檢測(cè)35m37m共聚焦顯微鏡檢測(cè)的裂紋寬度與實(shí)踐裂紋寬度相差5.7%時(shí)間變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響時(shí)間變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影

6、響常溫常溫50oC75oC100oC125oC常溫及50oC下熒光強(qiáng)度較高而且穩(wěn)定性較好，75oC和100oC下時(shí)間穩(wěn)定性較差，不利于長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)，125oC下穩(wěn)定性較好，確定了在常溫至50oC溫度范圍內(nèi)可以長(zhǎng)久有效的檢測(cè)裂紋時(shí)間變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響時(shí)間變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響溫度變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響溫度變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響升溫過程降溫過程溫度升高時(shí)熒光強(qiáng)度明顯降低，但是當(dāng)溫度恢復(fù)至室溫時(shí)，熒光強(qiáng)度也恢復(fù)至原來值，確定了量子點(diǎn)不適于檢測(cè)高溫資料的裂紋，但是可以反復(fù)檢測(cè)任務(wù)溫度變化的資料溫度溫度35455565758595105熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度42518392663591432817294532659

7、42396421515溫度溫度35455565758595105熒光強(qiáng)度熒光強(qiáng)度3744035322326682995728117256302336821394試樣厚度變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響試樣厚度變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響1:3橫向1:3縱向1:2橫向1:2縱向1:1橫向1:1縱向2:1橫向2:1縱向3:1橫向3:1縱向厚度比厚度比3:12:11:11:21:3最大熒光強(qiáng)度值5201952507562715637863358陶瓷與金屬厚度比變化時(shí)量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度變化規(guī)律一樣，隨著陶瓷厚度減小，最大熒光值逐漸增大，變化率分別為1%、7.2%、0.2%和12.4%試樣厚度變化對(duì)熒光強(qiáng)度的影響試樣厚度變化對(duì)

8、熒光強(qiáng)度的影響熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系左=24.49MPa右=21.39sint+24.49MPa裂紋尖端處存在復(fù)雜的應(yīng)力分布，且存在應(yīng)力集中，受恒定載荷一側(cè)左側(cè)應(yīng)力幾乎為零，受疲勞載荷一側(cè)右側(cè)應(yīng)力存在不同的區(qū)域性分布，從裂紋初始位置到尖端位置應(yīng)力大小呈區(qū)域性增長(zhǎng)點(diǎn) 的點(diǎn) 的位 置位 置ABCDE ABCDE熒 光強(qiáng) 度45664 48158 51405 4596245813 6335855140 547705196451718熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系y應(yīng)力=0.00761 x熒光-187.05熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系厚度厚度3:12

9、:11:11:21:3熒光強(qiáng)度5201952507562715637863358厚度厚度3:12:11:11:21:3應(yīng)力值217.93260.34269.7299.12322.13不同厚度所對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度值不同厚度所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值隨著厚度減小，尖端處應(yīng)力值在逐漸添加，變化率分別為19.5%，3.6%，10.9%和7.7%。隨著厚度減小，膜下邊緣熒光強(qiáng)度在逐漸加強(qiáng)，應(yīng)力值的增長(zhǎng)率分別為1%，7.2%，0.2%和12.4%裂紋尖端處熒光值與應(yīng)力值都是隨著陶瓷厚度的減小而增大，但是增長(zhǎng)率有很大不同。由于陶瓷是脆性資料，在疲勞拉伸時(shí)裂紋貫穿整個(gè)陶瓷試樣也就是貫穿整個(gè)量子點(diǎn)膜，所以所測(cè)得的膜下邊緣熒光強(qiáng)

10、度值不是裂紋尖端處的熒光強(qiáng)度，而實(shí)際上最大熒光強(qiáng)度是在裂紋尖端處，所以導(dǎo)致熒光強(qiáng)度變化與最大應(yīng)力變化率不符。熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系熒光強(qiáng)度與應(yīng)力分布關(guān)系結(jié)論結(jié)論(1)建立了量子點(diǎn)檢測(cè)陶瓷微裂紋的測(cè)試系統(tǒng)，在試樣外表制造疲勞裂紋，紫外燈照射下裂紋膜上產(chǎn)生明顯亮線。光學(xué)顯微鏡觀測(cè)陶瓷涂層和陶瓷微裂紋實(shí)踐寬度與利用熒光檢測(cè)出來的膜微裂紋寬度值非常接近，誤差僅為2%，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)過量子點(diǎn)微裂紋的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。(2)調(diào)查不同溫度下量子點(diǎn)膜上同一點(diǎn)熒光強(qiáng)度變化，發(fā)現(xiàn)熒光強(qiáng)度隨溫度的升高有明顯降低。調(diào)查不同時(shí)間下膜上同一點(diǎn)熒光強(qiáng)度變化，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度根本不變，將試樣升溫至50oC仍能堅(jiān)持較好的時(shí)間穩(wěn)定性，升溫至75oC和

11、100 oC 穩(wěn)定性較差，不利于長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)，升溫至125 oC時(shí)穩(wěn)定性較好。確定了常溫至50oC范圍內(nèi)可以長(zhǎng)久有效的檢測(cè)裂紋。(3)調(diào)查熒光強(qiáng)度與應(yīng)力之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩者滿足y應(yīng)力=0.00761 x熒光-187.05的線性關(guān)系。改動(dòng)陶瓷的厚度調(diào)查熒光強(qiáng)度變化與應(yīng)力變化之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)熒光強(qiáng)度和應(yīng)力都隨陶瓷厚度的減小而增大。展望展望(1)(1)量子點(diǎn)研討陶瓷涂層時(shí)下一步可以調(diào)查涂層厚度、顆粒大小量子點(diǎn)研討陶瓷涂層時(shí)下一步可以調(diào)查涂層厚度、顆粒大小對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。(2)(2)陶瓷的脆性導(dǎo)致其不能直接拉伸，今后可選用非脆性資料，陶瓷的脆性導(dǎo)致其不能直接拉伸，今后可選用非脆性資料，然后直接疲勞拉伸，用量子點(diǎn)研討疲勞裂紋。然后直接疲勞拉伸，用量子點(diǎn)研討疲勞裂紋。(3)(3)熒光強(qiáng)度變化的深層次緣由沒有解析，實(shí)際根底的研討比較熒光強(qiáng)度變化的深層次緣由沒有解析，實(shí)際根底的研討比較薄弱，今后需求對(duì)機(jī)理進(jìn)展更深化的解析