SiCp/Al复合材料厚板皮秒激光制孔重铸层影响研究

为了探究激光加工高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料厚板的成孔特征,采用激光旋切法对厚度为4mm的SiCp/Al复合材料进行直径为1mm的制孔实验,分析紫外皮秒激光制孔中重铸层及其表面裂纹的形成机理,获得了关键激光加工参数(激光功率百分比和扫描速率)对孔重铸层的影响规律.结果表明,SiCp/Al复合材...     

6061铝水导激光加工工艺参数优化研究

为研究水导激光加工关键工艺参数对6061铝切槽形状与组织性能的影响,利用自研的水导激光加工设备,对6061铝开展了包括激光功率、激光重复频率、进给速度及加工次数在内的多个关键工艺参数的多因素影响切槽实验。利用金相显微镜对加工沟槽的深宽比、侧壁锥度及组织变化情况进行了测量与分析。实验结果表明:激光重复频率对沟槽宽度有较明显影响;较高的激光功率、较低的激光重复频率有利于形成侧壁垂直的沟槽;较高的激光功率、较低的激光重复频率、较低的进给速度以及多次加工有利于形成大深宽比的沟槽结构;所有的工艺参数下加工沟槽附近均未发现有热影响区等组织变化。根据上述实验结果提出了使用水导激光加工技术进行大深宽比、低热影响区结构加工的工艺参数优化方法。     

SiCp/ZC71镁基复合材料激光焊工艺研究

采用Nd:YAG激光器,对SiCp/ZC71镁基复合材料焊接工艺进行了分析研究.对各种焊接参数的影响做了研究,获得较好的工艺参数范围.结果表明,激光焊接过程中,激光功率、焊接速度、脉冲频率等参数的变化,均能对焊缝性能产生显著影响.     

用激光冲击波无损评估材料内部的均一性

利用脉冲激光诱导的冲击波对材料的内部组织结构进行无损评估，首次通过测量激光在铝和碳纤维／环氧复合材料中诱导的冲击波获得了材料内部的均一性信息。     

工艺参数对铝-钢激光熔钎焊接头质量的影响

为探索低功率激光焊接钢铝熔钎焊的可行性,采用光纤激光器以1 mm厚的6061铝合金和1.2 mm厚的DP600双相钢为试验对象,进行铝在上、钢在下的激光熔钎焊试验。研究了焊接速度和激光功率对焊接接头质量(焊缝成形性、微观组织和力学性能)的影响。结果表明：接头抗拉剪强度随着激光功率的增加和焊接速度的加快,均表现为先增大后减小,并在激光功率为405 W,焊接速度为5 mm/s的工艺参数下,焊接接头的抗拉剪强度达到最大值127 N/mm,金属间化合物厚度约为10μm,断口为典型的解理断裂。该研究为提高激光焊接质量提供了一定的技术支持。     

美国研究热容激光器对物质破坏机理

美国利弗莫尔实验室（LLNL）在军方的资助下，目前正在研究脉冲固体激光对物质破坏机理。采用板条热容固体激光器，进行了激光与钢、铝和碳复合材料等靶材相互作用的初步实验。在这些试验中，激光器的输出能量为80J／脉冲，激光脉冲宽度300μs～400μs，脉冲重复频率10Hz，靶材上的激光峰值功率密度接近2×10^7／cm^2。     

激光辐照树脂基复合材料的一维温度场模拟

为了解决激光辐照树脂基复合材料时热解热和移动热解面给温度场求解带来的难题,通过修正处理相变问题的热焓法,建立了连续激光辐照树脂基复合材料的一维温度场模型,简化了求解过程。在此基础上采用“历史最高温度点追踪法”对热焓法模型进行了进一步修正,使之能够解决脉冲激光辐照复合材料时温度双向变化与热解过程不可逆之间的矛盾,从而对脉冲激光辐照的情况也能适用。用有限差分方法进行离散后,编写了FORTRAN程序求得数值解。计算结果与实验结果基本相符,最后模型分析了脉冲激光参量对树脂基复合材料温升的影响。     

硅酸铝短纤维强化铝基复合材料的激光切割

研究探讨了硅酸铝强化铝基复合材料的激光切割工艺对切口宽度及热影响区的影响.研究发现,2000WCO2激光在1～8m/min速度下切割厚度1～4.2mm复合材料时,可以得到全切透、宽度小的切口和较小的热影响区.由于激光切割时的热作用,热影响区显微组织不同于复合材料本体,硅酸铝细微发生了部分熔化,在随后冷却中出现了富硅析出相.     

激光冲击强化铝合金焊接接头的性能

以水为透明约束层,采用调Q(脉冲高峰值功率)的YAG激光对A6061-T6铝合金熔化极惰性气体保护焊接接头焊趾附近进行了激光冲击强化,并对比研究了A6061-T6铝合金焊接接头在激光冲击强化与焊态下的性能。试验结果表明,激光冲击强化的铝合金焊接接头与焊态下的相比,其冲击强化区的维氏硬度得到明显提高,焊接接头疲劳寿命得到较大幅提升;焊态下的试样疲劳断口位于焊缝或焊缝近旁,激光冲击强化下的试样疲劳断口位于基体金属上;激光冲击强化后在材料近表面获得了较大的残余压应力,其最大值约为-145MPa;与基体金属相比,激光冲击强化后的表面粗糙度增大。     

遥感仪器光机系统用高体分SiCp／A1复合材料的疲劳研究

由于高体分铝基复合材料应用在空间遥感器的结构设计中可能会存在疲劳问题，对高体分SiCp／A1复合材料的疲劳破坏行为进行了研究。首先，介绍了疲劳试验方法，确定采用常规试验方法来研究高体分铝基复合材料的疲劳强度，并对疲劳试验进行了规划。然后通过用三参数幂函数模型处理实验数据获取了SN曲线中关键参数的数学模型，提出了振动试验中的振动频率选取方法。最后利用振动试验台对5个疲劳试件进行了试验，并用三参数幂函数模型对观测值进行了拟合。结果表明，高体分SiCp／A1复合材料的疲劳强度为161MPa。该研究结果能够有效地指导航天遥感器的结     

SiCp/6061Al金属基复合材料激光焊接研究

采用高能ＣＯ_２激光束对 ＳｉＣ颗粒增强 ６０６１铝基复合材料 ＳｉＣｐ／６０６１ＡＩＭＭＣ进行激光焊接、研究激光焊接工艺参数及填充材料对焊缝显微组织的影响。结果表明,对 ＳｉＣｐ／６０６１Ａｌ复合材料进行激光焊接,可以获得气孔很少、质量较高的焊接接头,但在激光直接熔化焊接焊缝中形成针状Ａｌ_４Ｃ_３脆性相,脆性相Ａｌ_４Ｃ_３的数量与尺寸随激光束功率密度增加而增大,随焊接速度增大而减少。激光焊接时加入０．３ｍｍ厚的金属钛片作为填充材料,在焊缝中形成ＴｉＣ增强相,从而抑制了脆性相Ａｌ_４Ｃ_３的形成。     

Cr~(4+)∶YAG-Nd~(3+)∶YAG复合型单晶光纤及其被动调Q激光器

研究了被动调Q激光器选用激光加热基座法(LHPG)生长的Cr4+∶YAGNd3+∶YAG一体化复合型单晶光纤。初步实验结果表明该单晶光纤完全满足全固化被动调Q激光器的要求。对配置两种不同结构输出镜时分别对应的输出光束的特性进行了观测。已实现了脉宽9ns,最大平均输出功率达19mW,频率为10kHz的调Q激光。     

ArF准分子激光器的窄线宽可调谐运转及注入放大

在一台快放电泵浦的ＡｒＦ准分子激光振荡放大系统的振荡级上采用光栅、扩束镜、光阑等腔内元件，用组合输出镜获得了线宽小于０．１ｎｍ，调谐范围～１ｎｍ的激光输出。注入到非稳腔结构的放大级，注入后放大级效率提高了约５０％，获得了平均３０ｍＪ／脉冲的高光束质量的窄线宽可调谐激光，最大单脉冲能量＞５０ｍＪ，并进行了氧气的吸收光谱实验。     

用于355nm紫外光源的腔外倍频全固态激光器

为保证高输出功率前提下获得高光束质量的1064和532 nm激光共向输出,实验中,首先采用主振荡功率放大器系统有效地控制基频光束质量,获得平均功率为70 W、重复频率为10 kHz、脉宽为60 ns和光束质量因子M2约为3.9的1064 nm基频激光;接着利用二级放大器,获得平均功率为182.9 W,脉宽为80 ns的...     

LD侧面抽运全固态Nd:YAG紫外激光器的研究

为了使侧面抽运全固态355nm紫外激光器输出高质量光束的紫外激光,采用腔内光束传输矩阵模拟的方法,进行了谐振腔优化和腔内倍频和频结构设计。通过理论分析和实验验证,取得了输入电功率为280W、声光调制频率为40kHz时,355nm紫外激光的输出功率为10.58W、激光脉冲宽度20ns、光束质量因子M2=1.3的数据。结果表明,侧面抽运腔内倍频与和频可实现近基模高功率紫外激光的输出。这一结果对紫外激光器的工程化有一定指导意义。     

基于Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体的高峰值功率短脉冲激光器

采用Yb:YAG/Cr4+:YAG/YAG键合晶体搭建了紧凑的端面泵浦被动调Q激光器,获得了高峰值功率的1 029 nm短脉冲激光。研究了泵浦功率和初始透过率对脉冲性能的影响及作用机制,对比发现初始透过率为85%的键合晶体,脉冲性能最好,在7.2 W泵浦功率下,脉宽短至3.14 ns,峰值功率高达87 kW。另外还研究了输出光谱随功率的变化规律,发现晶体具有较好的热学性能。这表明,与无掺杂的同基质晶体键合或者降低可饱和吸收体的初始透过率,都有助于获取高峰值功率的短脉冲激光输出。     

Yb:YAG板条激光器谐振腔设计与光束质量测量

为了提高二极管抽运Yb:YAG/YAG复合板条激光器的输出光束质量,研究了复合板条内的热透镜效应,分析了复合板条在宽度和厚度方向的热透镜焦距,以及热透镜对谐振腔模式的影响,设计了混合谐振腔,并对该谐振腔输出光束质量进行了分析。采用角抽运复合板条方法,实现了千瓦级Yb:YAG/YAG复合板条激光器连续运转。采用CCD照相法测量了输出激光的光束质量,在500W连续输出时,光束质量M2因子在板条宽度方向和厚度方向分别优于20和5。实验结果表明,在复合板条激光器中可以采用混合谐振腔获得较好光束质量的激光输出。     

SiCp/6061Al金属基复合材料焊缝“原位”

以Ti作为合金化元素对SiCp/6061Al金属基复合材料(SiCp/6061AlMMC)进行焊缝“原位”合金化激光焊接。研究了焊缝“原位”合金化元素Ti添加量对焊缝显微组织的影响。结果表明,采用焊缝“原位”合金化方法激光焊接SiCp/6061AlMMC,可以有效抑制焊缝中针状脆性相Al4C3的形成,并获得以均匀分布TiC,Ti5Si3等为增强相的新型金属基复合材料焊缝,焊缝“原位”合金化激光焊接是焊接SiCp/Al复合材料的一种新方法。     

脉冲LD泵浦千赫兹1.57 μm全固态激光器

采用非稳腔光参量振荡（OPO）研制了千赫兹重复频率人眼安全波段全固态激光器。激光器采用电光调Q方式、脉冲激光二极管（LD）侧面泵浦Nd:YAG激光晶体实现了高光束质量的1.064m基频激光。光参量振荡部分采用Ⅱ类非临界相位匹配KTP晶体,为了获得较好的光束质量,OPO谐振腔采用平凸非稳定谐振腔结构,实现了千赫兹重频、窄脉冲1.57m波段激光输出。在脉冲激光二极管泵浦电流为125 A、电光调Q重复频率为1 kHz时,1.57m激光输出最大平均功率达到了4.67 W,激光脉冲宽度为4.3 ns,功率不稳定度为3%,激光泵浦阈值约为45 A。     

100MW级高峰值功率高光束质量Nd:YAG激光器

报道了一台高峰值功率、高光束质量、高稳定性的100 MW级脉冲灯泵浦Nd:YAG激光器。激光器整机采用种子注入功率放大方式,由激光脉冲放大理论出发,理论分析了影响放大级输出能量密度的因素,结合腔型结构优化设计,合理地选取了实验器件参数。实验中,本振级采用基模动态稳定腔结合电光调Q方式,实现了42mJ基模脉冲激光稳定输出,发散角为0.9mrad。当重复频率为10Hz时,经过腔外两级放大,激光器最终获得了1.146 J的1 064 nm动态激光,脉宽为9.2 ns;输出光束为平顶高斯型分布,发散角为0.3 mrad,1 h内的能量不稳定度RMS≤2.88%。