CN101850426B

CN101850426B - 一种高温散斑制作方法

Info

Publication number: CN101850426B
Application number: CN2010101000405A
Authority: CN
Inventors: 冯雪; 王翔; 张国兵; 王永; 戴隆超
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: CN101850426A

Abstract

一种高温散斑制作方法，属于光学器件制造、光测力学技术领域。本发明的技术特点是利用化学反应的方法在材料表面制作出耐高温散斑。通过硝酸银粉末、氨水、葡萄糖粉末、纯净水按适当比例配制成的溶液，在一定温度环境下可在放入其中的材料表面生成银质散斑。该散斑可耐900℃左右的温度，可配合数字图像相关方法完成高温环境下材料受热冲击、断裂破坏等多种复杂加载状态下力学性能的光学测量。该发明思路新颖、操作简便灵活、可行性强。

Description

一种高温散斑制作方法

技术领域

本发明涉及一种高温散斑制作方法，属于光学器件制造、光测力学技术领域。

背景技术

材料高温环境下真实的力学性能近年来已成为航天结构设计中十分关注的问题并成为固体力学和材料科学研究的重点课题。散斑在光测力学技术领域中是数字图像相关方法测量物体表面变形的重要载体，通过转移或直接蚀刻在被测物体表面的散斑是反映物体表面变形信息的重要载体。目前常用的散斑制作方法多为人工制斑方法，如喷漆法、刻十字架方法。喷漆法由于常规装饰漆的物理性能而不能耐高温，在还不到200℃时装饰漆就开始变色和变脆，甚至剥落和脱层，不但和材料结合开始疏松导致测量结果不能正确反应材料表面变形信息，而且装饰漆由于加热而挥发导致剧烈难闻的气体，对实验人员的健康产生十分巨大的危害；在材料表面刻十字架的方法一方面得到的位移信息十分有限，精度远远不如喷漆制作的散斑，另一方面由于刻十字架本身会对材料有破坏，产生预裂纹，原来材料真实的力学性能必然有影响，并且在一些情况下这种影响不容忽略。

发明内容

本发明提供一种高温散斑制作方法，其技术特点是利用化学反应的方法在材料表面制作出耐高温散斑，可完成高温环境下数字图像相关方法对材料受热冲击、断裂破坏等多种复杂受力状态下力学性能的光学测量。

本发明的技术方案如下：

一种高温散斑制作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)分别配制质量百分浓度为2％～10％的硝酸银溶液、质量百分浓度为2％～10％的氨水溶液、质量百分浓度为50％～52％的葡萄糖或麦芽糖溶液；

2)在硝酸银溶液中边搅拌边逐滴滴入氨水溶液，直到硝酸银溶液最初产生的沉淀恰好溶解为止；

3)将试件切割成所需要的形状，并清洗、干燥，然后将试件放入步骤2)中滴入氨水溶液后的硝酸银溶液中；

4)在盛有滴入氨水溶液后的硝酸银溶液的器皿中滴入葡萄糖或麦芽糖溶液，并将该器皿放在温度为15～60℃的水中反应，直到试件上有银质散斑生成。

本发明提供的一种优选技术方案是：硝酸银溶液的质量百分浓度为2％，氨水的质量百分浓度为2％，葡萄糖的质量百分浓度为50％；步骤4)中水的温度为40℃～60℃。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：散斑的制作原料是常规化学试剂，成本低；制作过程操作简单，反应条件不苛刻，散斑非常容易生成；散斑间距、深度、尺寸可根据需要灵活变化，适合光测技术领域类数字图像相关方法应用时的各种需要；该散斑耐900℃左右的高温，非常适合高温环境下材料力学性能的测试与分析。

附图说明

图1为本发明一种高温散斑制作方法的流程图。

图2是采用本发明提供的方法制作出的玻璃表面散斑图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体结构和实施方式，但不应以此限制本发明的保护范围。

图1是本发明提供的一种高温散斑制作方法的操作流程图，其具体操作步骤如下：

a.将试件切割成所需要的形状，然后将试件清洗、干燥；

b.准备好若干个烧杯和玻璃棒、纯净水、硝酸银粉末、浓氨水、葡萄糖粉末；

c.用纯净水和硝酸银粉末配制好2％～10％硝酸银溶液，用纯净水和浓氨水配制好2％～10％氨水溶液，用纯净水和葡萄糖粉末配制好浓度50％～52％以上的葡萄糖溶液(或麦芽糖溶液)；

d.在硝酸银溶液中边逐滴滴入氨水溶液边搅拌，直到硝酸银溶液最初产生的沉淀恰好溶解为止；在此时滴入氨水后的硝酸银溶液中放入试件；

e.将盛有滴入氨水后的硝酸银溶液的烧杯放入15℃～60℃热水中温热；

f.温热一段时间后，在硝酸银溶液中滴入一些配制好的葡萄糖溶液(或麦芽糖溶液)；

f.停留片刻，待看到试件上有银质散斑生成后即刻取出试件，散斑制作完成。

下面通过三个具体实施例来进一步理解本发明。

实施例1：

试件材料为玻璃片，尺寸为50mm×25mm×0.2mm。将玻璃片清洗、干燥；准备好3个烧杯、3根玻璃棒、纯净水、硝酸银粉末、浓氨水、葡萄糖粉末；用纯净水和硝酸银粉末配制好2％硝酸银溶液50mL，用纯净水和浓氨水配制好2％氨水溶液，用纯净水和葡萄糖粉末浓度50％的葡萄糖溶液；在硝酸银溶液中一边逐滴滴入稀氨水一边搅拌，硝酸银溶液会出现土黄色沉淀，继续滴加稀氨水，直到土黄色沉淀恰好溶解为止；在此时滴入氨水后的硝酸银溶液中放入玻璃片；准备好60℃热水；将盛有硝酸银溶液的烧杯放入热水中温热；温热一段时间后，在硝酸银溶液中滴入10mL的葡萄糖溶液；直到看到玻璃片上有银生成后即刻取出试件；待时间自然干燥后用细塑料片在玻璃表面轻轻刮掉部分银，形成如图2所示表面，散斑制作完成。

实施例2：

试件材料为硼化锆陶瓷(ZrB2)，尺寸为50mm×7.5mm×7.5mm。将硼化锆陶瓷清洗、干燥；准备好3个烧杯、3根玻璃棒、纯净水、硝酸银粉末、浓氨水、葡萄糖粉末用纯净水和硝酸银粉末配制好10％硝酸银溶液100mL，用纯净水和浓氨水配制好10％氨水溶液，用纯净水和葡萄糖粉末浓度52％的葡萄糖溶液；在硝酸银溶液中一边逐滴滴入稀氨水一边用玻璃棒搅拌，硝酸银溶液最开始会产生的棕色沉淀，继续滴加稀氨水直到沉淀恰好溶解为止；在此时滴入氨水后的硝酸银溶液中放入硼化锆；准备好40℃热水，将盛有硝酸银溶液的烧杯放入热水中温热；温热一会儿后，在硝酸银溶液中滴入15mL的葡萄糖溶液；直到看到试件上有银质散斑生成后即刻取出试件，散斑制作完成。

实施例3：试件材料为氧化铝陶瓷片，尺寸为75mm×25mm×2mm。将氧化铝陶瓷片清洗、干燥；准备好3个烧杯、3根玻璃棒、纯净水、硝酸银粉末、浓氨水、葡萄糖粉末；用纯净水和硝酸银粉末配制好10％硝酸银溶液50mL，用纯净水和浓氨水配制好10％氨水溶液，用纯净水和葡萄糖粉末浓度52％的葡萄糖溶液；在硝酸银溶液中一边逐滴滴入稀氨水一边搅拌，硝酸银溶液会出现土棕色沉淀，继续滴加稀氨水，直到沉淀恰好溶解为止；在硝酸银溶液中滴入10mL的葡萄糖溶液；在此时滴入氨水后的硝酸银溶液中放入氧化铝片；将装有硝酸银的烧杯静止在室温为15℃的空气中，待12小时候后氧化铝表面有银质散斑生成，散斑制作完成。

Claims

1.一种高温散斑制作方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)分别配制质量百分浓度为10％的硝酸银溶液、质量百分浓度为10％的氨水溶液、质量百分浓度为50％～52％的葡萄糖或麦芽糖溶液；

4)在盛有滴入氨水溶液后的硝酸银溶液的器皿中滴入葡萄糖或麦芽糖溶液，并将该器皿放在温度为40℃～60℃的水中反应，直到试件上有银质散斑生成。