【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属表面处理，具体涉及一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法。
技术介绍
1、锆合金作为防止核反应堆中放射性物质泄露和扩散的第一道防线，在服役过程中长期处于高辐照、高温、高压以及高浓度的腐蚀介质等极端环境，可能会导致锆合金表面的氧化膜发生破坏，并与反应堆冷却剂中的氧化剂、杂质以及燃料裂变产生的气体等发生电化学反应，导致腐蚀失效，造成巨大的经济损失以及严重的公共安全事故。
2、激光冲击强化技术作为一种新型的表面改性技术，通过利用高能量短脉冲激光束作用于材料表面，低熔点的材料吸收激光能量后发生爆炸性气化，并产生高温高压的等离子体。这些等离子体在极短的时间内膨胀，形成冲击波作用于材料表面，导致材料表面发生塑性变形。塑性变形会产生较高的应变率，导致出现位错增殖、晶格畸变等现象，诱发形成较大的硬度和残余压应力，进而实现对材料表面改性，可以有效提高材料表面的耐电化学腐蚀性能。
3、目前的科学研究和实际生产加工中对激光冲击强化后锆合金的耐电化学腐蚀性能的变化规律的认知存在着严重不足，想要了解其耐电化学腐蚀性能的变化和最优加工参数往往需要大量的实验对比，从而造成实验成本和时间以及资源的浪费。通过对激光冲击强化后的锆合金耐电化学腐蚀性能进行预测，可以更有效地优化其性能和工艺设计，选择出合适的工艺参数，满足耐电化学腐蚀性能的要求，减少因腐蚀导致的失效风险，降低实验和生产的成本。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供了一种激光冲击强化锆合
2、本专利技术提出的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：确定影响合金材料耐电化学腐蚀性能的实验参数，其中，实验参数包括激光能量、光斑直径、脉冲搭接率和扫描次数；
4、步骤s2：对合金样品实施以实验参数为因素的激光冲击强化正交试验；
5、步骤s3：对步骤s2中得到的合金样品进行预处理，测量激光冲击强化正交试验后合金样品的动电位极化曲线；
6、步骤s4：根据合金样品的动电位极化结果和激光冲击强化正交试验结果，建立预测模型，利用预测模型对不同参数条件下的合金的耐电化学腐蚀性能进行预测。
7、本专利技术的一种实施方式在于，所述实验参数中，激光能量的范围在20～200mj，光斑直径的范围在0.2～1.0mm，脉冲搭接率的范围在25～75％，扫描次数的范围在1～5次。
8、本专利技术的一种实施方式在于，所述激光冲击强化正交试验为四因素三水平的正交试验l9(34)。
9、本专利技术的一种实施方式在于，所述激光冲击强化正交试验中，合金样品的加工表面与夹具的表面水平一致，且合金样品的加工表面距离激光器喷嘴的高度为9mm。
10、本专利技术的一种实施方式在于，所述预处理包括依次进行的超声波清洗和腐蚀溶液浸泡。
11、进一步的，所述超声波清洗过程为，采用无水乙醇对合金样品超声波清洗15～20min。
12、进一步的，所述腐蚀溶液浸泡过程为，配制硼酸浓度为1200mg/l、氢氧化锂浓度为2.2mg/l的复合溶液配制成为腐蚀溶液，对超声波清洗后的合金样品浸泡处理3～5h。
13、本专利技术的一种实施方式在于，所述建立预测模型的方法为：
14、s1：以实验参数作为自变量，动电位极化曲线中的腐蚀电流密度作为因变量，建立如式(1)所示的预测模型：
15、icorr＝β0+β1·le+β2·sd+β3·po+β4·st (1)
16、式(1)中，icorr为锆合金的腐蚀电流密度；le为实验参数中的激光能量；sd为实验参数中的光斑直径；po为实验参数中的脉冲搭接率；st为实验参数中的扫描次数；β0、β1、β2、β3、β4为各相应所述实验参数与腐蚀电流密度经多元线性回归拟合后所得的回归方程中的相关系数；
17、s2：计算预测模型的损失函数l并评估模型复杂度，对不符合要求的预测模型进行正则化处理；
18、s3：使用分析软件通过矩阵形式计算预测模型中的相关系数，得出预测模型结果，其中，预测模型计算表达式如式(3)所示：
19、ak＝b (3)
20、式(3)中，a为实验参数矩阵；k为相关系数矩阵；b为腐蚀电流密度结果矩阵；
21、通过求解增广矩阵a|b得到预测的最优相关系数β0、β1、β2、β3、β4，并将相关系数代入式(1)中，得到预测模型结果。
22、本专利技术的技术效果是：
23、本专利技术提供了一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，可用于研究锆合金经过激光冲击强化后耐电化学腐蚀性能的变化规律，在模型可信的误差范围内对选定的激光冲击强化参数进行调整和优化，得到最优的耐电化学腐蚀性能的参数，从而减少实验的时间和成本，提高了实验的效率，提高工作效率和激光冲击强化的质量，可进一步用于提高锆合金耐电化学腐蚀性能和减少核电安全事故的发生。
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1.一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述实验参数中，激光能量的范围在20～200mJ，光斑直径的范围在0.2～1.0mm，脉冲搭接率的范围在25～75％，扫描次数的范围在1～5次。
3.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述激光冲击强化正交试验为四因素三水平的正交试验L9(34)。
4.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述激光冲击强化正交试验中，合金样品的加工表面与夹具的表面水平一致，且合金样品的加工表面距离激光器喷嘴的高度为9mm。
5.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述预处理包括依次进行的超声波清洗和腐蚀溶液浸泡。
6.根据权利要求5所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述超声波清洗过程为，采用无水乙醇对合金
7.根据权利要求5所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述腐蚀溶液浸泡过程为，配制硼酸浓度为1200mg/L、氢氧化锂浓度为2.2mg/L的复合溶液配制成为腐蚀溶液，对超声波清洗后的合金样品浸泡处理3～5h。
8.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述建立预测模型的方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述实验参数中，激光能量的范围在20～200mj，光斑直径的范围在0.2～1.0mm，脉冲搭接率的范围在25～75％，扫描次数的范围在1～5次。
3.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述激光冲击强化正交试验为四因素三水平的正交试验l9(34)。
4.根据权利要求1所述的一种激光冲击强化锆合金耐电化学腐蚀性能的预测方法，其特征在于：所述激光冲击强化正交试验中，合金样品的加工表面与夹具的表面水平一致，且合金样品的加工表面距离激光器喷嘴的高度为9mm。...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡振兵，吴华壮，余施加，李珂，何莉萍，方修洋，宁闯明，王志国，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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