飞秒激光制备表面微纳结构数值模拟与实验研究北大核心CSCD

微纳米尺度的表面结构在表面工程中有着许多特殊的性能和应用,为了研究飞秒激光制备不锈钢表面微纳结构的机理,基于经典双温模型理论对飞秒激光烧蚀304不锈钢的过程进行了数值模拟计算。经过计算得到了不同激光能量密度、不同烧蚀深度处电子与晶格系统温度的演化规律,确定了飞秒激光单脉冲作用下的烧蚀阈值,通过数值模拟得到飞秒激光烧蚀不锈钢只发生在材料的表面,对内部的材料影响很小。最后使用飞秒激光微纳加工系统在不锈钢表面制备了微纳结构,多边形微孔结构保持了高质量的边缘形貌,在孔的内壁出现了周期性结构。     

激光冲击处理不锈钢及镍基合金后表面力学性能的研究

利用激光冲击强化技术分别对奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti和镍基高温合金 GH30进行了表面强化处理 ,观察了激光表面强化处理后 1Cr18Ni9Ti和 GH30显微组织与结构的变化 ,测定了1Cr18Ni9Ti和 GH30的显微硬度和残余应力 .结果表明 ,激光表面强化处理后的 1Cr18Ni9Ti和GH30冲击区微观结构中出现很高的位错密度和大量的孪晶 ,冲击区的显微硬度得到较大提高 ,冲击区表面获得了较高的残余压应力 . 1Cr18Ni9Ti冲击区还发生了形变诱发马氏体相变 .     

金属玻璃飞秒激光烧蚀特性

采用飞秒激光对Zr基金属玻璃在空气中进行了表面烧蚀、微打孔与微细切割等过程的研究.通过扫描电镜(SEM)、能量弥散X射线(EDX)能谱分析与透射电镜(TEM)及电子衍射等方法,分析了飞秒激光烧蚀金属玻璃的表面形貌与加工区域发生的相关效应.实验与分析表明加工区域周围无熔融和液滴溅射现象,热影响区极小,并且无晶化现象发生,但飞秒激光微细加工金属玻璃时存在极薄的表面氧化现象.研究结果表明,在适当选择参数的条件下,飞秒激光烧蚀是一种极有前途的金属玻璃无晶化微细加工方法.     

能量耦合模型的飞秒激光烧蚀面齿轮形貌研究北大核心CSCD

飞秒激光精微加工面齿轮材料18Cr2Ni4WA是去除材料的先进制造方法。本文依据烧蚀凹坑的深度与宽度和激光能量密度的关系得到材料的烧蚀阈值和影响重叠率的因素。考虑齿轮材料成分间互温感应效应与多脉冲激光累积效应,建立材料的能量复耦合模型。通过改变激光能量密度和脉冲数,研究飞秒激光烧蚀凹坑及齿面形貌表面的变化规律,得出脉冲数对烧蚀效果影响小,激光能量密度为1.730 J/cm2激光功率为1.9 W脉冲数N=3000进行烧蚀效果最好可得到最优的实际烧蚀面深度为17.604μm。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢激光快速熔凝处理与表面合金化

为提高奥氏体不锈钢在介质中耐晶间腐蚀能力，利用激光快速熔凝处理和用Nb激光表面合金化等手段改变了1Cr18Ni9Ti不锈钢的组织结构，使其耐腐蚀的能力明显增强。在用Nb激光表面合金化的部分样品中，还发现了无序结构。     

多脉冲飞秒激光烧蚀铝靶动态特性研究

利用时间分辨阴影图研究了脉冲能量在200微焦的多脉冲飞 秒激光烧蚀铝靶的动态过程、并使用 扫描电镜研究了靶材表面烧蚀区域的形貌特征。时间分辨阴影图的记录结果表明,在不同时 间延迟条件 下,飞秒激光烧蚀铝靶形成的冲击波体积和喷射物的空间分布均随着脉冲个数的增加而发生 不同程度的变 化,尤其是单脉冲烧蚀情况下在1ns延时阴影图中观察到的近同心圆条纹会随着脉冲数目增 加逐渐变得模 糊乃至消失。烧蚀区的电子扫描显微镜图像清楚地揭示出烧蚀过程中伴随有液态铝的产生, 其溅射凝固后 在靶材表面形成小球和细丝状微纳结构。实验结果进一步证实了由前序脉冲烧蚀导致的铝靶 表面结构的改 变会对后继脉冲的烧蚀产生显著影响,从而使多脉冲烧蚀表现出明显不同于单脉冲烧蚀的特 性。这些结果 对飞秒激光脉冲沉积薄膜、直写生成表面微结构等应用的工艺参数优化具有很好的指导意义 。     

聚酰胺-不锈钢激光透射焊接工艺特性

以聚酰胺(PA)和不锈钢(1Cr18Ni9Ti)搭接接头为研究对象,计算了焊接过程中界面处的热过程,并分析了其对塑料热分解行为影响,获得了优化的焊接热输入;然后通过试验验证,获得了稳定连接的PA-1Cr18Ni9Ti接头,并对PA-1Cr18Ni9Ti界面的连接机制进行研究。结果表明:焊接过程中聚酰胺的热分解与时间、升温速率有关;当激光焊接热输入为77.8 J·mm~(-1)(激光功率700 W,焊接速度9 mm·s~(-1),离焦量70 mm)时,可保证PA-1Cr18Ni9Ti界面处的聚酰胺在充分熔化、铺展的同时,减少热分解,同时可避免聚酰胺的烧蚀和碳化;PA-1Cr18Ni9Ti界面能够形成Cr—O—C化学键,有利于提高两者的结合强度。     

飞秒激光烧蚀面齿轮的等离子体冲击波效应影响研究

针对面齿轮材料18Cr2Ni4WA在飞秒激光精微加工过程中产生的等离子体冲击波效应,建立了等离子体冲击波传播的压强方程、精微加工材料的波阵面温度模型。以脉宽、能量与离焦量作为变化参数,得到了冲击波传播半径随温度与压强的变化规律。试验验证了飞秒激光脉宽在300、500、800 fs时,单脉冲激光能量保持在15～25μJ,此时熔融层光滑平整,具有较好的烧蚀效果。相同脉宽下,过高的能量导致熔化材料过多,凹坑深度加深以致于排出效果降低,在凹坑壁形成高低不平的波峰。使用较高能量参数对材料进行变离焦量烧蚀时,随着正离焦量增大,边缘热影响区域增大。同时,等离子体冲击波对液态材料的排出效果由于离焦变化而降低。验证了等离子体冲击波效应模型,达到了实际烧蚀效果。     

奥氏体不锈钢激光熔覆镍基复合涂层高温磨损行为

为了提高奥氏体不锈钢的高温耐磨性能,采用中空激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备出以(Cr,Fe)7C3为增强相,-γ(Ni,Fe)固溶体为基体的高温耐磨复合涂层。分别在室温、300℃和600℃时测试了涂层和不锈钢基体的干滑动磨损性能,并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层的耐磨性能明显优于不锈钢基体。室温时,不锈钢的磨损机理为粘着磨损,涂层为磨粒磨损;300℃时,不锈钢的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损,涂层为粘着磨损;600℃时,不锈钢磨损表面出现脆性断裂、塑性变形及严重氧化,涂层表面发生轻微的磨粒磨损和粘着磨损。由于摩擦抛光作用和均匀连续转移膜的形成,涂层在600℃时的耐磨性能高于300℃。     

飞秒激光烧蚀齿面表层构态分析及其控制研究

为了分析飞秒激光烧蚀面齿轮齿面表层构成及其形态影响,本文针对面齿轮材料18Cr2Ni4WA,通过建立双温传热模型,模型采用向后有限差分法进行飞秒激光烧蚀数值模拟,研究飞秒激光烧蚀齿面的加工过程,分析能量密度对重铸层和热影响层的影响规律。结果显示:能量密度由173J/cm2增加至433J/cm2,重铸层厚度从068μm增加到102μm,热影响层厚度从096μm增加到135μm。针对重铸层的控制,本文实施了对面齿轮齿面的二次加工,实验结果表明:采用能量密度173J/cm2对齿面进行二次加工,加工后的齿面几乎没有重铸物残留,齿面平均粗糙度由0365μm降到了0185μm,有效地改善了面齿轮的加工质量,为提高飞秒激光精微烧蚀面齿轮精度提供了有益参考。     

几种CO2激光切雕机光开关的设计与研究

设计与研究了几种用于CO2激光切雕机的光开关,并对其性能进行了讨论和比较。     

激光威胁与对策

激光威胁主要来自于激光制导、激光雷达和激光测距等激光探测方式。要实现激光安 全,可以通过减小激光在大气中的透过率,降低激光从目标的回波能量,以及通过干扰激光威胁系统对激光信息的处理方式等手段。由于目前多种制导方式的复合利用,实现复合隐身成为当前的一个重要课题。本文分析了激光威胁方式和原理,提出了实现激光安全的途径。     

激光（laser）及其应用

本文概述了激光器的产生过程,以及它在激光通信、激光测量和激光在PCB生产中的应用前景。     

汽缸表面处理的新发展——激光珩磨

介绍了激光在发动机汽缸表面处理中的3个发展阶段:大斑点慢扫描螺旋式激光淬火、小斑点快扫描网纹式激光淬火和激光珩磨,在比较中揭示了激光珩磨的优点。并对激光珩磨的加工方法进行了探讨,从光束特性、加工原理、加工工艺等方面对YAG激光和准分子激光在激光珩磨中的使用作了对比和分析。     

高功率激光器发展趋势

对二氧化碳激光器、HF/DF化学激光器、氧碘化学激光器、光纤激光器、固体激光器、半导体泵浦碱金属激光器等高功率激光系统进行了介绍,并对高功率激光器发展趋势及内在规律进行了讨论。     

激光技术在半导体行业中的应用

激光技术自诞生以来,受到了广泛地关注,并逐步拓展了其应用领域。对激光技术在晶片/芯片加工领域的应用、激光打标技术、激光测试技术以及激光脉冲退火技术(LSA)进行简要的介绍。     

方兴未艾的二极管泵浦的激光晶体材料

简要叙述了半导体激光器现存的一些问题和二极管泵浦固体激光器的特点,评述二极管泵浦激光晶体材料的最新进展。     

半导体泵浦固体激光器在激光加工中的应用

介绍了激光加工的优点和对激光器输出参数的要求，对固体激光器中发展最活跃的半导体泵浦全固体激光器进行了分析。在对当前的几种主要结构比较后，指出盘形激光器和光纤激光器将在未来的激光加工中发挥更大的作用。     

一种激光雷达系统测定热表面轮廓的方法

基于Max.E.Bair的相位测距原理[1],给出一种无合作目标的激光雷达系统,测定热表面轮廓的方法[2,3].详细分析了高温炉内耐火绝热层的测量条件,论述了激光雷达相位测距仪原理,给出了原理图和光学系统结构图.     

美国研制的高能激光武器系统

综述了美国研制的机载、车载和舰载激光武器系统以及地基激光反卫星武器和未来的天基激光武器系统,并给出了武器的性能和有关的技术参数。