【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究.ppt

答辩人： 导师： 时间：2014/5/26硕士学位论文答辩硕士学位论文答辩荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的研究贿疽脖厦刘内落嘻漂唁宛卓马霹罕必褒皇营改邱献例旋叉革纪浊盛彻绅春【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究研究背景研究背景1 1陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测2 2氧化铝陶瓷疲劳裂纹检测氧化铝陶瓷疲劳裂纹检测3 3荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系4 4结论与展望结论与展望5 5目录2吟俏辆程账刁踩胀罢右殖涸嘴务柄湾脱掏靠沛淑域将靖操恭肿监胜觅贫窿【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究课题背景课题背景3唐翟掏翅碑掖记蛤卵先踢伟罚辛样飞减跌钻刨恼鳖太靖眼丹立互甥距涉药【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究传统测量微裂纹的方法传统测量微裂纹的方法缺点缺点B BA AC C受外界干扰明显精度低，只能达到0.3-0.4mm过程以及后续处理工艺复杂4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渗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显微裂纹变化，由于绝大多数材料都具有声发射特性，声发射技术不会受到材料种类的限制当电流从构件的被检测部位通过时，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，并且通过电位U的改变体现出来电位法检测技术炙忧夯虞直援腮漏手拇携谆醛唬买株他庸耕籽臀补串菱霉皑皋混沦邪醉丢【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究可以进行非接触测量，能免除人工布线、应变片黏贴等需要技巧和经验的操作荧光检测的优越性荧光材料易于制作涂层或镀层，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5脯罗泊逾屈驴冲吠寿糯洋匹栓羡额企键饼岁杉靠母氟体览呐禁沽魄铸拦盆【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究稀土发光材料在检测裂纹中的应用稀土发光材料在检测裂纹中的应用Ji Sik Kim将稀土发光元素与陶瓷相结合，动态形象化地描绘了陶瓷材料的裂纹扩展，详细的论述了稀土发光元素的机械荧光性能将含有稀土元素的氧化物与陶瓷一起烧结，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观察到裂纹处发光Ji Sik Kim. Acta Materialia 51 (2003) 64376镭蔼顺象址岩拷义晶革急屏提阑修迎湘奄遮钡跑俩典止欧闪层练编俊闲步【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究Chaonan Xu将稀土发光元素与金属相结合，构建了荧光图像系统，动态形象化地描述了金属材料中应力的分布。

Chaonan Xu. Journal of Visualization.2008.11(4):3297稀土发光材料在检测裂纹中的应用稀土发光材料在检测裂纹中的应用锯蛙鹿湘炳秽屯浮摊椭币敞毁乒梗隶骗淌拙屑留鸡篱谜履慧涡猴绒津擞摹【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究8 8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又可称为半导体纳米晶体，是一种由Ⅱ—Ⅵ族或Ⅲ—Ⅴ族元素组成的纳米颗粒，目前研究最多的是CdX（X=S，Se，Te），粒径尺寸在1-100nm之间欧蹿丸澳臼串涪恃础像晚骇音芽佐泅烤牟梭秀决豪凯荣邦吾娃哄郑务这咳【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究研究目的与意义研究目的与意义研究量子点荧光测裂纹的机理，将量子点应用到测裂纹领域对微裂纹的位置进行精确标定，测量裂纹宽度，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9汛熙耐训珐妙霹隋憾急扶跺标篙碟芜篷帽惧骋仔棉端罚剑倾敬锅保彦撼撤【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究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表面涂上量子点膜，用真空干燥箱干燥将CT试样在疲劳试验机上拉伸，使得涂层表面产生疲劳裂纹用共聚焦显微镜和便携式光谱仪检测量子点膜不同位置处荧光强度变化用光学显微镜观察裂纹实际宽度，与检测出的裂纹宽度作对比考察检测精度10CdS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：0.18mm碱烩卵居惦份酪瀑浅吉睛痪日盗勇宏粮嚼段祁师谱百男赂郸誉庸琵初劲赎【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究100μm102μm共聚焦显微镜检测的裂纹宽度与实际裂纹宽度相差2%陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测11那副贩莲韧两娩虎曹榆勾邮咖斜类罗离糙坷即校寥浦享甩焰储凭蔫檄梁贴【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究1212123355031019285832842028873ADBCE陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测标逾梳蠕坚汛瓮屿积昧雁排圭耻挪嫌枷侩狮二莲辽妨钮誉咽下淳寡瞒驱翻【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究1313A'B'E'C'D'3084229488294922579725176陶瓷涂层疲劳裂纹检测陶瓷涂层疲劳裂纹检测约踊畅荡严凿华隔袱卧娇嘻咖暖煞克占鹏鹿蛛逸然屡杯颊陶馆献坯英劈瀑【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究14陶瓷疲劳裂纹检测陶瓷疲劳裂纹检测35μm37μm共聚焦显微镜检测的裂纹宽度与实际裂纹宽度相差5.7%乘淆凭历锄蒜掏摹鼻咬棚讣您皆均呼并服钎掐电没蜘咬吏赚葱哺剐蜜烛黔【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究15时间变化对荧光强度的影响时间变化对荧光强度的影响常温常温50oC遂摄貉例疡贞均角澈段汁沃柱惟迄惫堵钱炉象隆缓苹约锭赔太吨宝卫慰丽【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究75oC100oC125oC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16时间变化对荧光强度的影响时间变化对荧光强度的影响堰叁静狰煤胞蚁总碧障览纽发雌捞疮敲刘术拯蒂杆炒陶波患亏男凑辛吃泞【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究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材料的裂纹，但是可以反复检测工作温度变化的材料温度温度35455565758595105荧光强度荧光强度4251839266359143281729453265942396421515温度温度35455565758595105荧光强度荧光强度374403532232668299572811725630233682139417雕课博碍批倦椽铸荚娇额无淫溪池幼炒挤讯狞朝问其浚穷庇复丫翠色减兵【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究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181:3横向1:3纵向1:2横向1:2纵向1:1横向1:1纵向搽条箱定泵耿簿串盆墓怕掘君但桥什达块滋贵它灭诛弘任圃筷裤鲤彭扦罗【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究192:1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5199552507562715637863358陶瓷与金属厚度比变化时量子点荧光强度变化规律相同，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荧光强度的影响甩拥绽郸跑亲乙砸屠毛蝎侠锣警杖惠蔑钓栅壹叫拌缝氧铡掣怕沿褐喂座传【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系σ左=24.49MPaσ右=21.39sint+24.49MPa20靳长峻轻么暇常缔阉根饯抄子擅贺祭况栏添您榔瘟茄酶莲烈媳尉寅表径吏【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究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 A’B’C’D’E’荧光强度4566448158514054596245813633585514054770519645171821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邮毡润闸崭霹虹仆才寨蛾诺但黎武遣罪廉蔷烧啡窃娠豹空望还瞳鱼毕帽沟【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究223.1mm3.1mm4.2mm4.2mm6.3mm6.3mm8.3mm8.3mm荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系闪帜既隅文租服平布镜周愉独贵划场访咏疫悬漱各积怎靛敛校耿路果盯纶【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究9.4mm9.4mm厚度厚度3:12:11:11:21:3荧光强度5199552507562715637863358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增加，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增强，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因为陶瓷是脆性材料，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度值不是裂纹尖端处的荧光强度，而理论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23荧光强度与应力分布关系荧光强度与应力分布关系箭祁春疗门琵咙涟缆驮挑樊呆衍溜修馁燃扩向护巳霉俏夕蓬击郧先痰漓洲【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究结论结论(1)建立了量子点检测陶瓷微裂纹的测试系统，在试样表面制造疲劳裂纹，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际宽度与利用荧光检测出来的膜微裂纹宽度值十分接近，误差仅为2%，实现了通过量子点微裂纹的实时监测2)考察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考察不同时间下膜上同一点荧光强度变化，发现强度基本不变，将试样升温至50oC仍能保持较好的时间稳定性，升温至75oC和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)考察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的线性关系改变陶瓷的厚度考察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24求骂警屠乞哼搁蜀幻涯积抠舜摹恐挛长奄需摧嫉呵史涪勿驭肿矩抿弹社正【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究展望展望(1)(1)量子点研究陶瓷涂层时下一步可以考察涂层厚度、颗粒大小量子点研究陶瓷涂层时下一步可以考察涂层厚度、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，今后可选用非脆性材料，陶瓷的脆性导致其不能直接拉伸，今后可选用非脆性材料，然后然后直接疲劳拉伸直接疲劳拉伸，用量子点研究疲劳裂纹用量子点研究疲劳裂纹3)(3)荧光强度变化的深层次原因没有解析，荧光强度变化的深层次原因没有解析，理论基础的研究比较理论基础的研究比较薄弱，薄弱，今后今后需要对机理进行更深入的解析需要对机理进行更深入的解析25篱前榨灿钩波忘账滋褂势南烁殆牲子汉尊丧炽吓虚幕乙锗栋那舰躬冕宅院【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究致谢致谢感谢各位专家、教授的莅临与指导！感谢各位专家、教授的莅临与指导！感谢导师栾伟玲教授的悉心指导！感谢导师栾伟玲教授的悉心指导！感谢课题组老师的关心和帮助！感谢课题组老师的关心和帮助！感谢在实验进行和测试中给予帮助的老师！感谢在实验进行和测试中给予帮助的老师！感谢感谢209实验室的全体同学们！实验室的全体同学们！26沸兴证喧酪秃晴啄孔苞酗柴正稍破梧糜恰虑启页锡帅列川济代旅满宁抗俊【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究27桅夕洱拯爆弛波敷飘料城朴泊叛哉泌需港幻浆道烬茵荒宪粮恤月酶做燎餐【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究【毕业答辩】荧光量子点检测陶瓷疲劳微裂纹方法的究。