荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的研究PPT课件

1、争辩人： 导师： 时间：2019/5/26硕士学位论文争辩硕士学位论文争辩荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的研讨研讨背景研讨背景陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测氧化铝陶瓷疲劳裂纹检测氧化铝陶瓷疲劳裂纹检测荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系结论与展望结论与展望目录课题背景课题背景传统丈量微裂纹的方法传统丈量微裂纹的方法缺陷缺陷受外界干扰明显精度低，只能到达0.3-0.4mm过程以及后续处置工艺复杂常规无损检测技术光纤声发射检测技术射线检测技术超声波检测技术涡流检测技术浸透检测技术磁粉检测技术声发射信号是在外部作用下产生的，对缺陷的变化极为敏感，检测灵敏度高，可以检测到微米量级的

2、显微裂纹变化，由于绝大多数资料都具有声发射特性，声发射技术不会遭到资料种类的限制当电流从构件的被检测部位经过时，会产生一定的电流和电位场。当构件上出现裂纹时，电流和电位场也会随之发生变化，并且经过电位U的改动表达出来电位法检测技术可以进展非接触丈量，能免除人工布线、应变片黏贴等需求技巧和阅历的操作荧光检测的优越性荧光资料易于制造涂层或镀层，因此大面积应变场的分布探测较为方便，适于直观的测试叶片、盘型件、旋转壳体等的形变稀土发光资料在检测裂纹中的运用稀土发光资料在检测裂纹中的运用Ji Sik Kim将稀土发光元素与陶瓷相结合，动态笼统化地描画了陶瓷资料的裂纹扩展，详细的论述了稀土发光元素的机械荧

3、光性能。将含有稀土元素的氧化物与陶瓷一同烧结，然后做成阀盘状试样，预置初始裂纹后加载使试样开裂，最后用紫外灯照射可察看到裂纹处发光。Ji Sik Kim. Acta Materialia 51 (2019) 6437Chaonan Xu将稀土发光元素与金属相结合，构建了荧光图像系统，动态笼统化地描画了金属资料中应力的分布。Chaonan Xu. Journal of Visualization.2019.11(4):329稀土发光资料在检测裂纹中的运用稀土发光资料在检测裂纹中的运用荧光强度高稳定性好宽的激发波长范围窄的发射波长范围发射峰窄而对称发射波长可调谐量子点特点量子点概述量子点概述量子点

4、又可称为半导体纳米晶体，是一种由族或族元素组成的纳米颗粒，目前研讨最多的是CdXX=S，Se，Te，粒径尺寸在1-100nm之间研讨目的与意义研讨目的与意义研讨量子点荧光测裂纹的机理，将量子点运用到测裂纹领域对微裂纹的位置进展准确标定，丈量裂纹宽度，确保零部件失效之前及时维修可以与传统检测裂纹的方法取长补短，更好的检测裂纹，减少事故的发生目的1目的2意义陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测在虚线区域内等离子喷涂一层氧化铝涂层在涂层外表涂上量子点膜，用真空枯燥箱枯燥将CT试样在疲劳实验机上拉伸，使得涂层外表产生疲劳裂纹用共聚焦显微镜和便携式光谱仪检丈量子点膜不同位置处荧光强度变化用光学显微镜

5、察看裂纹实践宽度，与检测出的裂纹宽度作对比调查检测精度CdS量子点：浓度22.2mg/ml，量子点产率30%，发光峰位置460nm量子点膜厚：0.18mm100m102m共聚焦显微镜检测的裂纹宽度与实践裂纹宽度相差2%陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测3355031019285832842028873ADBCE陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测ABECD3084229488294922579725176陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷疲劳裂纹检测陶瓷疲劳裂纹检测35m37m共聚焦显微镜检测的裂纹宽度与实践裂纹宽度相差5.7%时间变化对荧光强度的影响时间变化对荧光强度的影

6、响常温常温50oC75oC100oC125oC常温及50oC下荧光强度较高而且稳定性较好，75oC和100oC下时间稳定性较差，不利于长时间检测，125oC下稳定性较好，确定了在常温至50oC温度范围内可以长久有效的检测裂纹时间变化对荧光强度的影响时间变化对荧光强度的影响温度变化对荧光强度的影响温度变化对荧光强度的影响升温过程降温过程温度升高时荧光强度明显降低，但是当温度恢复至室温时，荧光强度也恢复至原来值，确定了量子点不适于检测高温资料的裂纹，但是可以反复检测任务温度变化的资料温度温度35455565758595105荧光强度荧光强度42518392663591432817294532659

7、42396421515温度温度35455565758595105荧光强度荧光强度3744035322326682995728117256302336821394试样厚度变化对荧光强度的影响试样厚度变化对荧光强度的影响1:3横向1:3纵向1:2横向1:2纵向1:1横向1:1纵向2:1横向2:1纵向3:1横向3:1纵向厚度比厚度比3:12:11:11:21:3最大荧光强度值5201952507562715637863358陶瓷与金属厚度比变化时量子点荧光强度变化规律一样，随着陶瓷厚度减小，最大荧光值逐渐增大，变化率分别为1%、7.2%、0.2%和12.4%试样厚度变化对荧光强度的影响试样厚度变化对

8、荧光强度的影响荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系左=24.49MPa右=21.39sint+24.49MPa裂纹尖端处存在复杂的应力分布，且存在应力集中，受恒定载荷一侧左侧应力几乎为零，受疲劳载荷一侧右侧应力存在不同的区域性分布，从裂纹初始位置到尖端位置应力大小呈区域性增长点 的点 的位 置位 置ABCDE ABCDE荧 光强 度45664 48158 51405 4596245813 6335855140 547705196451718荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系y应力=0.00761 x荧光-187.05荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系厚度厚度3:12

9、:11:11:21:3荧光强度5201952507562715637863358厚度厚度3:12:11:11:21:3应力值217.93260.34269.7299.12322.13不同厚度所对应的荧光强度值不同厚度所对应的应力值随着厚度减小，尖端处应力值在逐渐添加，变化率分别为19.5%，3.6%，10.9%和7.7%。随着厚度减小，膜下边缘荧光强度在逐渐加强，应力值的增长率分别为1%，7.2%，0.2%和12.4%裂纹尖端处荧光值与应力值都是随着陶瓷厚度的减小而增大，但是增长率有很大不同。由于陶瓷是脆性资料，在疲劳拉伸时裂纹贯穿整个陶瓷试样也就是贯穿整个量子点膜，所以所测得的膜下边缘荧光强

10、度值不是裂纹尖端处的荧光强度，而实际上最大荧光强度是在裂纹尖端处，所以导致荧光强度变化与最大应力变化率不符。荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系结论结论(1)建立了量子点检测陶瓷微裂纹的测试系统，在试样外表制造疲劳裂纹，紫外灯照射下裂纹膜上产生明显亮线。光学显微镜观测陶瓷涂层和陶瓷微裂纹实践宽度与利用荧光检测出来的膜微裂纹宽度值非常接近，误差仅为2%，实现了经过量子点微裂纹的实时监测。(2)调查不同温度下量子点膜上同一点荧光强度变化，发现荧光强度随温度的升高有明显降低。调查不同时间下膜上同一点荧光强度变化，发现强度根本不变，将试样升温至50oC仍能坚持较好的时间稳定性，升温至75oC和

11、100 oC 稳定性较差，不利于长时间检测，升温至125 oC时稳定性较好。确定了常温至50oC范围内可以长久有效的检测裂纹。(3)调查荧光强度与应力之间的关系，发现两者满足y应力=0.00761 x荧光-187.05的线性关系。改动陶瓷的厚度调查荧光强度变化与应力变化之间的关系，发现荧光强度和应力都随陶瓷厚度的减小而增大。展望展望(1)(1)量子点研讨陶瓷涂层时下一步可以调查涂层厚度、颗粒大小量子点研讨陶瓷涂层时下一步可以调查涂层厚度、颗粒大小对荧光强度的影响。对荧光强度的影响。(2)(2)陶瓷的脆性导致其不能直接拉伸，今后可选用非脆性资料，陶瓷的脆性导致其不能直接拉伸，今后可选用非脆性资料，然后直接疲劳拉伸，用量子点研讨疲劳裂纹。然后直接疲劳拉伸，用量子点研讨疲劳裂纹。(3)(3)荧光强度变化的深层次缘由没有解析，实际根底的研讨比较荧光强度变化的深层次缘由没有解析，实际根底的研讨比较薄弱，今后需求对机理进展更深化的解析