剩余吸收层对激光冲击效果影响的实验研究

激光冲击过程中,剩余吸收层对冲击效果影响显著,但其影响规律少有人关注。文中选择厚度、材质不同的材料作吸收层,实施激光冲击,控制激光参数,使得靶材表面留有剩余吸收层。通过表征靶材表面冲击区域凹坑尺寸、力学性能,以及直接检测冲击时靶材背面的冲击波信号,研究剩余吸收层对冲击效果的影响规律。结果表明:剩余吸收层会显著衰减冲击波,进而削弱靶材的冲击效果;对确定的约束层和靶材,存在具有最佳声阻抗值的理想吸收层,使得作用于靶材的冲击波强度最大;激光冲击时,为获得好的冲击效果,必须根据约束层、靶材等,选择合适吸收层,优化吸收层涂覆厚度。文中结果为激光冲击时吸收层材质和厚度的选择提供了依据。     

实验研究脉冲强激光在铝靶中诱导的冲击波

利用自行研制的ＰＶＤＦ压电膜传感器实时测量了高功率密度脉冲激光辐照到铝材料表面时在靶材中诱导的激光冲击波压力，通过对不同厚度靶板背面冲击波压力的测量获得了激光冲击波在铝材料中的衰减规律，并在ＧＷ／ｃｍ２量级的范围内研究了激光冲击波峰压随激光功率密度的关系     

AlMgSc合金板激光冲击成形实验研究

A lMgSc是航空航天等尖端领域的一种新型轻合金结构材料。利用江苏大学强激光研究所的高功率钕玻璃激光器对A lMgSc合金板进行了激光冲击成形实验研究,用TaylorHobson三坐标表面轮廓测量机测量了冲击后板料的变形量以及表面的粗糙度。实验结果表明:约束层的刚度越大,激光诱导的冲击波力越大,板料的变形量越大;当只有激光能量大于某一临界值(该值与材料本身有关)时,板料的变形量才随着凹模孔径的增大而增大;板料的变形量随着半径方向的冲击波压力变化而不同。最后介绍了压力测量原理及其公式。     

约束层刚性对激光诱导冲击波影响的研究

用不同的实验方法研究了约束层的厚度和弹性与激光冲击强化效果和变形量的关系,进而说明约束层本身的刚性对激光诱导冲击波的影响。实验表明,采用一定厚度的约束层,既能有效利用激光能量,又能获得较大的激光冲击波峰压;一定刚性的约束层比弹性约束层更能有效提高激光冲击波的峰压,从而能得到更好的激光冲击效果。     

高能应变率下钛合金靶材层裂模拟研究

针对激光诱导冲击波的力学效应,建立了TC4钛合金靶材在单脉冲纳秒激光和单脉冲飞秒激光加载下的有限元仿真模型,分别分析了纳飞秒激光加载下的TC4钛合金靶材层裂与靶材厚度的关系。仿真结果表明高能激光加载下拉应力以及材料表面发生的形变都与靶材的厚度有关,因此层裂程度与靶材厚度相关,表现为TC4钛合金靶材厚度越大越难以发生层裂。对于纳秒激光,峰值压强为6.945 GPa的条件下,靶材厚度在0.3 mm和0.8 mm时,靶材发生层裂;当厚度为1 mm时,材料发生形变。对于飞秒激光,峰值压强为41.33 GPa的条件下,靶材厚度在0.01 mm时靶材破损;靶材厚度为0.05 mm时发生形变。     

激光冲击强化在线检测系统设计及应用北大核心CSCD

为了克服现有激光冲击强化离线检测方法的缺点,对基于激光等离子体冲击波效应的在线检测系统进行了研究。激光被工件表面的吸收层吸收,在约束层的约束下形成高温高压的等离子体,并以冲击波的形式向外传播。该系统对空气中传播的冲击波进行采样、存储、数字滤波和波形数据分析,提取声压水平因子,来判断激光冲击强化的效果。提出了具体的实施方案,设计出了结构简单、实现方便的激光冲击强化在线检测系统,并通过测量工件表面的残余应力验证测量数据的可靠性。实验表明设计开发的激光冲击强化在线检测系统反应灵敏,检测结果可靠。     

激光冲击处理304不锈钢表面的形貌特征及其机理分析

为了研究激光冲击强化(LSP)过程中冲击波柔性加载条件下靶材的表面形貌与变形机理的联系,采用短脉冲强激光对304奥氏体不锈钢表面进行LSP处理,在没有对材料表面进行腐蚀的条件下,利用光学显微镜直接观察了LSP处理后材料的表面,并分析了其表面形貌特征与形成机理。研究发现,表面形貌呈现了多晶面心立方(FCC)金属的塑性变形特征,所浮现的形变组织能够直接反映材料在冲击波加载下的变形机制。实验结果表明,激光冲击后材料的表面形貌与塑性变形机制具有对应关系,这为LSP处理的变形机理的研究提供了一种新的实验方法。     

激光冲击过程中等离子体实际作用面积实验研究

为了研究激光冲击(LSP)过程中冲击波的实际作用面积,对涂敷新型吸收层的Al2O3陶瓷材料进行了冲击,通过烧蚀形貌的变化,分析了等离子体的横向膨胀效应对实际冲击过程的影响;通过对OCr18Ni9奥氏体不锈钢,3A21防锈铝合金的冲击过程,分析了变形面积及深度的变化,验证了对不同材料而言,等离子体的膨胀效应具有普遍意义.结果表明,等离子体的膨胀与约束层材料有着直接的联系,在目前普遍使用的8 mm直径的光束冲击下,若使用柔性约束.由于等离子体的膨胀,冲击波的实际作用面积直径约在12 mm.     

微尺度下激光冲击对纯铜表面形貌的影响

为了研究微尺度下激光冲击过程中冲击波对强化表面塑性变形的影响,进行不同能量和冲击次数下激光微冲击纯铜试样处理,并对冲击试样进行表面形貌测量。结果表明,微尺度下,激光诱导的等离子体冲击波引起的轴向和径向压力同时对冲击表面作用。轴向压力在光斑中心区域附近起主导作用,冲击区域深度方向上塑性变形量随着激光能量和冲击次数的增加而增大;光斑边缘附近,主要受径向压力作用,随着激光能量的增加,径向塑性变形影响区域增大。当激光能量超过70 mJ 时,单点塑性变形边缘区域明显凸起;径向塑性变形随着冲击次数的增加先增大后减小,冲击次数高于3次时,光斑边缘附近明显凸起。     

强激光驱动冲击波特性研究

描述了用于激光冲击强化中的激光驱动冲击波的产生、测量及在材料中的传播特性。讨论了激光功率密度的变化对冲击波峰值的影响。并对水作约束层时产生的等离子体环现象进行了解释。最后讨论了激光波长和脉冲宽度的变化对冲击波的峰值和持续时间的影响。     

实验研究有机玻璃约束层对激光冲击波的影响

利用自行研制的ＰＶＤＦ压电传感器研究了高功率密度激光冲击过程中有机玻璃约束窗口对激光冲击波压力的影响，实验表明有机玻璃（ＰＭＭＡ）约束层可大幅度提高冲击波压力和冲击波持续时间     

强激光诱导冲击波的实验研究

为了提高利用激光冲击波改进材料性能的技术,采用响应快、测量范围大的绝缘膜组合式高聚物压电传感器和示波器对激光诱发的冲击波进行了研究。通过测量无约束层和有约束层时的压电波形,得出相应的激光冲击波波形并进行比较。结果表明,有约束层时激光冲击波的脉宽是激光脉冲宽度的3倍左右,峰值压力较无约束层时明显提高。激光冲击波在不锈钢材料中的平均传播速度为5.72×103m/s,与声波纵波的传播速度一致。     

高能激光辐照诱导声波频率特性的实验研究

为了研究高能激光辐照诱导声波的频率特性以及实验条件对其的影响,采用宽频声传感器接收实验过程中产生的声波,并导入MATLAB中处理,得到其功率谱密度图。激光冲击实验采用铝箔吸收层、水以及不同约束状态下的K9玻璃约束层,对实验中产生声波的功率谱密度图做了详细分析,取得了图中最大峰值频率的分布数据。结果表明,不同约束层以及约束层的不同约束状态都会对声波功率谱密度最大峰值频率的分布有较大影响,而激光能量密度对其影响很小,同时该实验结果对激光冲击强化实现在线检测有重要指导意义。     

激光冲击波技术用于材料加工的研究进展

随着高功率短脉冲激光器技术的日益成熟,高能激光和材料相互作用产生高幅冲击波技术的应用研究日趋广泛。本文介绍利用激光诱导冲击波技术在金属材料表面改性和成形方面的最新研究成果,综述了激光冲击强化、激光冲击成形和激光喷丸成形技术的机理、特点、工业应用及今后的发展趋势。     

激光冲击处理技术的应用研究

激光冲击处理(又称激光喷丸)技术是利用强脉冲激光导致的压力冲击波在金属材料表层产生应变硬化的一种新型表面强化技术。本文介绍激光冲击技术的发展简况,在约束模式下激光导致冲击波的基本理论模型,常用航空金属材料处理后力学性能的变化,分析了激光冲击处理技术在航空制造技术方面的应用,特别针对提高结构疲劳性能的需求,提出了激光冲击处理技术需要解决的工艺问题及其发展动向。     

高功率YAG激光在生理盐水中产生微等离子体的研究

利用光学阴影探测方法研究了调Ｑ－ＹＡＧ脉冲激光在生理盐水光学击穿阈值附近诱导微等离子体和冲击波产生的过程，得到了微等离子体和冲击波随人射激光能量和延迟时间而变的系列光学阴影图，并且指出了冲击波的机械作用在脉冲激光眼科医疗中的影响。     

基于激光冲击波三维无损打标的数值模拟

为了研究激光冲击波打标后标记区域的残余应力分布与材料变形情况,基于ANSYS/LS-DYNA建立了激光冲击波打标的三维有限元模型,通过激光诱导的冲击波加载,进行了打标的数值模拟.模拟结果表明,激光冲击波作用后的标记区域网格形成了与载荷直径相仿的凹坑,其残余应力均表现为压应力,并随着形变量的逐渐增加,在标记中心残余压应力达到最大值;材料厚度方向的残余压应力随着材料厚度的增加而不断减小,在1mm～1.4mm深度范围内载荷的作用效果不明显.这一结果可用于指导激光冲击波三维无损打标残余应力场的理论分析及其实验研究.     

激光冲击强化约束层选择的研究

对激光冲击强化处理中约束层的使用与选择进行探讨。实验表明约束层中含有的羟基是导致激光能量急剧损耗的主要原因，提高约束层的密度可以有效地提高冲击波峰压。