激光冲击铜箔飞片及其复合成形研究

提出了一种激光冲击形成飞片,进而驱动飞片直接成形工件的复合工艺。结合剪切模具,使用波长1064nm的Nd:YAG平顶型短脉冲激光束,在厚度为50μm的铜箔上冲击得到高质量飞片,利用高速飞片直接在成形模具上进行塑性成形,获得了具有良好成形效果的胀形件和环形剪切件。对激光冲击驱动飞片复合成形的机理和性能进行了探讨,并对实验过程中出现的现象及问题进行了初步分析。作为一种高效冲压成形方法,不仅拓展了激光微冲击成形技术的应用领域,也为激光驱动飞片加载金属薄板成形微结构等研究提供了参考。     

含能材料激光起爆技术

激光起爆技术具有安全、可靠、低成本等传统电起爆无法取代的特点,是未来含能材料钝感起爆的重要途径．针对不同激光与含能材料作用方式,评述了激光热起爆、冲击起爆、光起爆,以及新型光敏含能材料等方面的研究进展,探讨了未来激光起爆技术及光敏炸药的研究方向。     

基于激光驱动的飞片动能数值计算

激光驱动飞片技术在新型动高压加载、模拟太空粒子运动规律方面有重要的应用价值,而基于激光驱动的飞片动能数值计算一直是研究的热点.本文以激光支持的爆轰波(LSDW)为理论基础,通过分析作用于飞片上的爆轰波压强随时间和空间的变化规律,并结合冲量定理以及动量与动能的对应关系解析得到飞片的动能计算式.最后,以铝飞片为例,详细分析了激光的功率密度、脉宽、飞片直径和厚度对飞片动能的影响,结果表明:激光功率密度越高,脉宽越长,飞片直径越大,厚度越小,飞片获得的动能越大.     

激光驱动复合飞片加载金属箔板的成形能力

激光驱动飞片加载金属箔板成形技术是一种新型微成形技术,其飞片的结构和性能是影响该技术成形能力和质量的主要因素之一。通过Spitlight 2000Nd:YAG激光器探究了复合飞片(主要由黑漆吸收层、聚酰亚胺隔热层和铝飞片组成)对激光驱动飞片加载金属箔板成形性能的影响。实验结果表明复合飞片能够增大工件的最大成形深度,同时工件形貌中心与模具中心的对中性更好,证明复合飞片在成形过程中对冲击波具有增压和均压作用,能够提高该技术的成形能力和质量。讨论了复合飞片提高成形能力和质量的原因,同时探究了激光能量和聚酰亚胺薄膜厚度对成形性能的影响。     

激光驱动飞片加载金属箔板成形的加载机制

介绍了激光驱动飞片加载金属箔板成形的方法.采用激光驱动飞片的Gurney模型,计算得出功率密度0.64 GW/cm2时,10μm厚的铝飞片速度可达到250 m/s,碰撞压力为1.9 GPa,是约束模型下激光诱导压力的3倍左右.表明激光驱动飞片加载的成形能力显著高于激光直接冲击;采用LS-DYNA软件数值模拟了激光驱动飞片加载铝箔微成形过程,发现冲击载荷下飞片应力、速度变化的模拟结果与理论计算吻合度较好,验证了激光驱动飞片加载机制的正确性.     

激光驱动飞片实验研究及其应用分析

利用小型固体激光器在100－300mJ能量范围内成功驱动了5.5μm厚度铝飞片，最高速度达到6.6km/s，实验得到飞片速度与能量密度的关系。详细介绍了实验装置，测试系统和实验方法，并对实验测试系统进行了分析。对回收样品的分析表明：飞片具有较好的平面性，完整性和重复性。对激光驱动飞片技术在模拟太空高速微粒的应用可能性进行了分析，目前的研究表明：激光驱动飞片技术可以成为一种模拟太空高速粒子的有效实验手段。     

基于激光驱动的飞片动能耦合效率理论分析

激光驱动飞片技术作为一项高技术,在基础理论研究和工程实践方面有着广泛的应用。而激光与飞片的能量耦合关系一直是该项技术研究的热点之一。根据激光诱导爆轰波(LSDW)理论,从爆轰波压力的时空分布入手,推导了激光驱动飞片动能耦合效率的数学解析表达式。并以铝飞片为例,重点分析了激光参数(功率密度、脉宽)和飞片结构参数(厚度、直径)与飞片动能耦合效率关系,数值计算结果表明:飞片动能耦合效率与激光脉宽和飞片直径呈递增变化,而与激光功率密度和飞片厚度呈递减变化。     

激光驱动飞片微塑性温成形实验研究

提出了一种激光驱动飞片微塑性温成形方法,采用波长1064nm的Yd:YAG激光器进行了温成形实验,对T2紫铜成形件三维形貌进行观测,分析了温度(25℃,100℃,150℃,200℃)与激光能量(1020,1380,1690,1900mJ)对成形深度的影响;使用纳米压痕仪研究了成形件成形区域硬度变化规律,并对成形机理进行了初步分析。结果表明,激光驱动飞片微塑性温成形方法可以获得较好的综合性能:不仅可以提高紫铜温成形能力,而且可以适当增强冲击区域硬度。分析认为,激光驱动飞片微塑性温成形是激光驱动飞片冲击强化机制与温度软化机制相互竞争的结果。     

小型脉冲激光器驱动高速飞片的实验研究

利用小型脉冲YAG激光器在能量 10 0～ 30 0mJ范围内成功驱动了 5 5 μm厚度 ,直径 0 5～ 0 8mm铝飞片 ,最高速度达到 6 6km s。详细介绍了激光驱动飞片的过程、实验方法和测试系统等 ,并对实验回收的样品进行了分析 ,结果显示飞片具有较好的平面性、完整性和重复性。利用Gurney理论和Lawrence模型对激光驱动飞片的过程进行了解析分析 ,理论结果与实验值吻合得较好     

激光驱动飞片复杂轮廓多孔微冲裁实验及模拟

激光驱动飞片微冲裁技术是在约束层模式下利用脉冲激光辐照飞片箔材诱导冲击波驱动高能飞片加载金属薄壁工件实现冲裁的微孔制造技术。实验中,使用INNOLAS SpitLight 2000Nd-YAG短脉冲激光器,20μm厚的铝制飞片;采用厚度为0.5mm AISI 1095钢薄片制作微模具,模具硬度为58HRC,利用皮秒激光铣削技术在模具中心加工微模孔阵列,在厚度为20μm的铝箔板上一次性冲裁出三个外接圆直径为500μm的梅花状通孔。通过KEYENCE VHX-1000C超景深三维显微系统进行观测,微冲孔具有良好的冲裁轮廓质量,工件上表面与冲裁断面有圆角带过渡,下表面轮廓处毛刺现象不明显。并以ANSYS/LS-DYNA为平台,使用有限网格单元法和流体动力学光滑粒子法对微冲裁过程进行了数值模拟,分别从断面形成、等效应力分布、等效塑性应变分布以及粒子位移变化等不同方面分析了激光驱动飞片多孔微冲裁工艺的基本特性。     

激光波长对含能材料起爆阈值的影响

为了解激光波长对含能材料起爆阈值的影响,降低含能材料的激光起爆能量,提高激光激励源的小型化程度,采用飞行时间质谱技术和Bruccton升降法,测试了波长1 064 nm和532 nm两种激光对泰安(PETN)的解离谱图和起爆阈值,分析了波长对起爆机理的影响。结果表明:含能材料激光起爆对波长具有选择性,每种含能材料均具有一些有利于起爆的特征吸收波长;不同波长(1 064 nm和532 nm)激发时PETN存在不同的解离机理。相对于532 nm激光,接近特征吸收的1 064 nm激光能够加速PETN的解离,并使其50%发火能量降低14%。因此,采用含能材料特征吸收波长激光作为起爆激励源,能有效的减少含能材料的起爆阈值。     

Study of the HF chemical laser by pulse-delay measurements

A simple analytical model is presented to describe the delay τcbetween flashlamp initiation and laser-pulse onset in the flash-photolysis HF chemical laser. The predictions of the model agree well with experiments concerning the functional dependence of τcon pressure, flashlamp intensity, optical cavity loss, and the absolute magnitude of τc. This detailed agreement between theory and laser performance has not been achieved in previous chemical laser work. The pulse-delay measurements demonstrate the presence of complete vibrational inversion at the time of laser-pulse initiation. In the Appendixes, the fractional photodissociation of MoF6is calculated for the experimental geometry used, the effects of flashlamp heating are considered, and a general expression for the temperature dependence of HF laser gain is derived and plotted. A complete bibliography of laser transitions in HF and DF is included.     

球墨铸铁表面激光点状合金化组织及热疲劳性能研究

采用CO2激光器对珠光体基体的球墨铸铁表面进行了点状合金化处理。设计了激光合金化点的分布方案，研究了强化层的组织和性能，对激光处理后的试样进行了热疲劳实验。结果表明，预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层，选择适当的激光辐照参数，可以获得表面光洁、硬度高、无裂纹的合金化层。热疲劳实验的循环温度为700 ℃至25 ℃，加热90 s，冷却10 s，共循环90次。实验发现，激光合金化点及其热影响区(HAZ)以外表面区域的热疲劳裂纹萌生主要与石墨球的存在及其圆整度有关，基体中裂纹的扩展在点状合金化区周围受到阻滞。合金化区内热疲劳裂纹同样在合金化区与热影响区的宏观界面被阻滞。热影响区内裂纹萌生主要与热循环过程中产生的氧化物有关，热影响区内极为细化的珠光体团有效地阻滞了裂纹并迫使其只能沿晶界缓慢扩展。     

含能材料激光诱导起爆特征波长解析

为了了解激光波长对炸药起爆感度影响,降低炸药激光起爆能量,通过炸药光谱、分解机理和量子化学计算,分析了常用PETN,RDX,HMX和HNS炸药的化学弱键和激光敏感波长。结果表明,PETN,RDX,HMX和HNS中最弱化学键均是硝基键—NO2,其对应的共振耦合作用激光波长均在6300nm左右;引起4种炸药电子跃迁激发的激光波长在190nm~250nm之间。在这些特征波长激光作用下,能够降低炸药的起爆能量。     

飞秒激光直写透明光学材料光波导的研究进展

综述了飞秒激光直写光波导的加工过程和表征方法、可直写形成光波导的不同透明光学材料以及直写光波导应用的进展。总结了飞秒激光直写引起的折射率变化与材料有关,同时还依赖于加工的脉冲能量、脉冲宽度、偏振以及扫描速度等。指出飞秒激光微加工在光子器件领域的有很好的应用前景。     

同步扫描周视脉冲激光引信多探测点最佳起爆建模及仿真

周视激光引信通常仅根据单次测量的目标方位和距离解算最佳起爆时间和起爆方位角,精度不高,另一方面,引信无法判别目标真伪,易发生"虚警"或误炸。基于同步扫描周视脉冲激光引信工作原理,分析了弹目交会过程中多个探测点的方位、距离及其位置坐标,建立了基于多探测点的目标速度模型,对目标速度进行计算以辨别目标真伪。解算了目标特征几何中心位置,建立了最佳起爆时间和方位角计算模型,使战斗部获得最大毁伤效能,并分析了最佳起爆时间和方位角的影响因素。研究可为周视激光引信目标真伪辨别和定向起爆控制提供参考。     

Relative performance of a variety of NF3+ hydrogen-donor transverse-discharge HF chemical-laser systems

The performance of 18 NF3+ hydrogen-donor reactant systems has been determined in a pin-discharge HF chemical laser. Laser energy, laser pulse shape, and the time delay between initiation and lasing were measured in experiments with all 18 reactant systems; lasing lines were measured in 9 systems. It was found that, in general, saturated aliphatic hydrocarbons produced the most laser energy, other hydrocarbons produced less laser energy, and inorganic hydrides produced the least laser energy. Rates of hydrogen abstraction by fluorine atoms have been determined from calculations based on pulse-shape data for the hydrogen compounds used in this study. Ten of these rates have not previously been reported.     

利用飞秒激光直写技术制备钙钛矿微盘激光器

利用溶液法制备的钙钛矿微/纳米晶虽然可以得到性能良好的微型激光器,但是其所需生长周期较长且缺乏重复性。为了解决这一问题,提出了利用飞秒激光直写技术制备高重复性钙钛矿微盘激光器的新方法。首先使用双源共蒸的方法在石英玻璃衬底上沉积FAPbI₃钙钛矿薄膜,然后采用飞秒激光直写技术在FAPbI₃钙钛矿薄膜上制备不同直径的微盘激光器,最后测试其激光性能。实验结果表明,随着微盘直径的增加,激光阈值呈线性增长,最终可实现约4.7μJ/cm²的极低激光阈值。利用飞秒激光直写技术制备的钙钛矿微盘激光器具有出色的激光性能,且重复性高,因此该技术非常适用于批量制备钙钛矿微盘激光器,为其产业化应用提供了可能。     

激光起爆系统光路完整性检测技术研究

针对激光起爆系统可能会出现起爆光路的不完整从而影响正常的起爆,设计了激光起爆系统自相关检测和互相关检测两种不同的光路完整性检测结构,并对两种结构进行了理论分析和对比.结果表明,自相关检测结构可以检测到激光起爆器回馈光纤中回波信号的最小功率为100nW,互相关检测结构能检测到激光起爆器回馈光纤中回波信号的最小功率为0.1...