纳米材料的激光制备技术

本文综述了纳米材料的激光制备方法。其中重点介绍了激光消融法制备纳米颗粒、纳米纤维、纳米薄膜的原理和现状。     

激光辐照碳化硅颗粒原位生成碳化硅纳米纤维的条件与特征

目的通过优化制备碳化硅纳米纤维的工艺及激光工艺参数,获得一种制备碳化硅纳米纤维的新方法。方法利用500 W振镜式光纤激光器,在氩气的保护下,以一定的激光工艺参数辐照预置在镍基板上的纳米碳化硅颗粒,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分别对所得产物的形貌、元素组成、物相以及微观结构进行分析。结果激光工艺参数对所得产物的形貌以及结构有一定的影响,当激光能量密度在7.71～8.75 kJ/cm2之间时,制备出的碳化硅纳米纤维由多晶和非晶结构组成,其直径范围在5～10 nm之间;当激光能量密度为7.92～8.33 kJ/cm2时,样品中除Si C外,还有少量的C元素。结论激光辐照Ni基板上的碳化硅纳米颗粒,在优化的激光工艺参数下,可以制备出形貌良好的纳米纤维,为制备纳米材料提供了一种新途径。     

激光技术在材料科学中的应用

综述了激光技术在纳米村料制备，表面改性和成形技术等先进制造工艺中的应用和进展。重点介绍了激光消融法制备纳米颗粒、薄膜的原理、特点段激光淬火、激光表面熔敷和激光表面合金化等材料表面改性技术。同时，对先进的激光立体成形技术及其应用现状做了慨述。     

等离子喷涂氧化锆涂层及激光重熔涂层的摩擦磨损性能

采用等离子喷涂制备了常规氧化锆涂层和纳米氧化锆涂层,并对制备的纳米氧化锆涂层进行了激光重熔处理,系统地研究了3种氧化锆涂层(常规、纳米和激光重熔涂层)在常温和高温下的摩擦磨损性能.结果表明,纳米氧化锆涂层耐磨性能明显优于常规氧化锆涂层,而激光重熔处理后的纳米氧化锆涂层在常温和高温下,都表现出最低的摩擦系数和最好的耐磨性能.这3种涂层的表面粗糙程度、涂层孔隙率和裂纹状况明显不同,从而表现出不同的摩擦磨损特性;说明纳米粉末等离子喷涂结合激光重熔技术是提高氧化锆涂层性能的有效方法.     

材料结构与制备工艺对热障涂层显微组织的影响

以常规和纳米团聚体ZrO2-7%Y2O3陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂和等离子喷涂+激光重熔复合工艺在TiAl合金表面制备了常规和纳米结构热障涂层。用扫描电镜(SEM)分析了粉末结构及制备工艺对涂层显微组织的影响。结果表明:用常规等离子喷涂法制备的陶瓷涂层为典型的层状堆积特征;而用等离子喷涂法制备的纳米结构涂层则由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区组成,呈两相结构。由于受到激光功率、能量密度、激光作用区温度场分布、陶瓷导热系数和涂层厚度等因素的综合影响,经激光重熔后,涂层呈现出明显的分层结构特征:上部为致密的柱状晶重熔区,下部为残余等离子喷涂区。由于激光重熔纳米结构涂层重熔区中残余纳米粒子的增韧作用,其晶界强度较高,从而导致断口有相当数量的穿晶断裂,而激光重熔常规涂层重熔区的断口基本是沿晶断裂。     

激光蒸凝法制备不同形貌的锌纳米晶

以锌粒或醋酸锌为靶材,以单模100 W CW CO2激光器为光源,采用激光蒸凝法在氢气气氛下制备出不同形貌的锌纳米晶.研究了反应参数对纳米晶形貌的影响,并用X射线衍射、透射电镜、电子衍射和EDTA滴定分析技术对纳米晶的性质进行表征,同时对纳米晶的形成机理进行了探讨.实验结果表明,靶材的种类、反应压力、反应气体的流量等因素对纳米晶的粒度和晶型等性能均有影响.通过改变实验参数,可以得到不同性质的锌纳米晶,从而实现锌纳米晶的可控制备.     

基于选择性激光烧结覆膜金属纳米复合粉末材料的研究进展

综述了选择性激光烧结金属粉末材料和纳米粉末材料的研究进展。介绍了选择性激光烧结覆膜Al-Fe-Ni合金系金属纳米复合粉末材料的开发思路。提出了选择性激光烧结覆膜Al-Fe-Ni合金系金腻纳米复合粉末材料的主要成分与制备方法，并对前景进行了展望。     

激光重熔对纳米Ni-Al2O3复合镀层拉伸性能的影响

利用喷射电镀方法在45钢基体表面制备了Ni-Al2O3纳米复合镀层,并对其进行了激光重熔处理.分析了Ni-Al2O3复合镀层和激光重熔层的微观组织,分别测试了基体材料、经过激光作用前后的复合镀层的拉伸性能.结果表明:在优化的实验参数条件下,喷射电镀工艺能够制备出1.44wt％的纳米Ni-Al2O3的复合镀层,镀有纳米复合镀层的试件抗拉强度和伸长率高于基体材料,经过激光重熔后的试件的抗拉强度和伸长率进一步提高.     

45钢表面激光重熔纳米晶镍镀层组织与性能研究

采用喷射电镀在45钢表面制备了纳米晶镍镀层,并对其进行了激光重熔处理。分析了纳米晶镀层和激光重熔层的微观组织,测试了重熔层的显微硬度及耐腐蚀性能。结果表明:喷射电镀制备的镀层组织属于纳米晶范畴,激光重熔层与基体为冶金结合,内部组织由大量的枝晶和等轴晶构成;重熔层的硬度和耐腐蚀性明显提高。     

激光强化纳米Ni-SiO2复合镀层微观组织及性能

在P20塑料模具钢表面制备了Ni/nano-SiO2复合镀层并利用CO2激光器进行强化处理.所采用的激光输出功率为2.0～3.1kW,扫描速度为0.8～2m/min.对纳米复合镀层、纳米复合镀激光强化层的显微组织结构进行分析,并测试了其硬度和耐磨性.结果表明:通过高能量密度的激光处理,强化层组织结构为多面体纳米SiO2颗粒,且消除了镀层原有缺陷(如间隙、微裂纹),强化层硬度、耐磨性在纳米复合镀层的基础上进一步提高.