高重频YAG激光诱导放电毛化坑形貌研究

利用高重频YAG激光作用在固体表面所产生的等离子体使工件和电极之间在大气环境中,并且电压远低于击穿阈值的条件下产生可控定向放电,放电坑在工件表面形成一定的坑形分布,实现毛化加工.放电坑既有单坑结构,也有多坑结构,其形貌受到放电波形、电源极性、放电介质等因素的影响.研究了碳钢、铸铁、黄铜等材料的放电坑直径与电源参数的关系.     

YAG激光诱导放电复合毛化坑形貌研究

从机理上讨论了激光诱导放电采用阴极性放电可改善放电坑形貌,并从实验上得出放电坑直径在不同放电介质下随放电脉宽的变化关系。当工件表面涂层为聚四氟乙烯时,研究了放电坑由单坑变为多坑形貌的原因是电脉冲后期通道中电子供给不足,电弧由聚集型过渡到扩散型,导致阳极斑点不稳定。     

模具表面微凸体形貌激光毛化过程参数分析

为了提高模具耐磨性能和板料的成形性能,并精确控制模具表面毛化形貌尺寸,采用灯泵浦Nd:YAG激光器.运用单因素轮换法,进行了系统的激光毛化工艺试验.对激光脉冲参数(泵浦电压、脉冲宽度、离焦量等)与模具表面主要形貌参数(凹坑直径、凸肩直径、凸肩高度及凹坑深度)的影响规律作了进一步的研究.结果表明,单脉冲能量的大小及作用时间是形成精确尺寸球冠状微凸形貌的关键凶素.     

熔融石英激光切割表面形貌的研究

通过对熔融石英性质的简要介绍，分析了激光加工石英材料的可行性，初步探讨了激光切割的熔化表面、熔化面和熔化层的形成机理，并结合实验研究。分析了激光切割石英的典型表面形貌。这对理解激光加工熔融石英过程，控制加工质量有着重要意义。     

单脉冲激光诱导放电表面强化点的实验研究

采用45~#钢作为工件电极,钨合金作为工具电极,在不同放电电流、放电脉宽条件下,于空气中进行了单脉冲激光诱导放电实验.从表面形貌照片来看,放电点大致为圆形,坑表面较平坦,随着放电脉宽、放电电流的增大,强化点坑径、坑深随之增大.通过对实验数据的拟合,得到了强化点坑径、坑深随放电电流和放电脉宽变化的经验公式.获得的经验公式拟合效果好,相关系数高,可用来指导加工工艺的优化设计.     

YAG激光诱导组合脉冲放电对材料表面强化的研究

为了增加激光诱导放电坑强化层深度,同时考虑降低由于表面严重气化导致能量的损耗,研究了激光诱导组合脉冲放电的技术。采用多激光诱导放电的方法,通过在脉冲放电过程中增加脉冲激光个数,来增强通道后期激光诱导的能力;采用增加放电脉冲个数的方法,通过控制加工点的温度来控制放电能量的输入方式,减少能量的集中度,来增加强化层深度。结果表明,通过增加诱导激光脉冲个数,放电坑直径从原来的690μm降为652μm,强化层深度从85μm增加到100μm,通过将1个单脉冲改为一定间隔的3个子脉冲,放电坑直径降为653μm,强化层深度增加到92μm。该方案适合机械部件的表面强化加工。     

脉冲激光弯曲成形技术中硅片表面的形貌分析

对长脉宽脉冲激光弯曲后的硅片试件进行了表面形貌以及晶相等特性分析.结果表明,激光作用于硅片表面后形成了三种特殊区域,分别为边缘区域、过渡区域、主作用区域.其中过渡区域和主作用区域变化比较明显,分别出现了堆积层错现象和波纹状形貌.对主作用区域进行拉曼光谱检测,分析谱图没有发现典型的非晶硅转变,只是存在微弱的Si-Ⅰ→Si-Ⅲ转化.利用X射线定向仪检测原始和激光作用后表面的晶向,发现激光作用区域晶向变化较明显,存在晶体畸变和晶粒细化现象.     

激光诱导微弧放电对45#钢的表面强化

使用激光诱导微弧放电的方法对45#钢进行了表面强化.通过实验对比了高压诱导放电(HVGD)和激光诱导放电(LGD)两种表面强化方法.发现激光诱导放电使电极间隙的击穿电压降低了一个数量级,同时放电点和激光焦点重合,实现了对放电点位置的控制.在两种诱导放电过程中放电点的膨胀速度基本相同,但是受到初始放电点大小的影响,激光诱导放电点直径大于高压诱导放电点.在两种诱导放电过程中强化深度都存在最大值,约为180 μm.放电点的强化层山熔凝层和相变硬化层组成,其中熔凝层的硬度最高达到800 HV.     

Nd:YAG固体激光铣削单晶硅表面形貌研究

利用体视显微镜和扫描电子显微镜观察Nd:YAG固体脉冲激光铣削的单晶硅表面形貌,利用能谱分析仪EDAX对铣削表面进行成分分析。不同功率密度的激光铣削的单晶硅表面形貌差别比较大,其表面化学成分也存在较大差别。     

YAG激光参量对刻蚀微坑形貌的影响

为了增加单次激光脉冲刻蚀微坑的深度,提高加工效率,利用双声光调制技术,通过对比不同能量密度的脉冲激光刻蚀微坑深度,及对比两种激光器输出的激光脉冲刻蚀微坑形貌,研究了激光参量对刻蚀微坑形貌的影响。结果表明,脉冲能量密度为20.21J/cm2时,刻蚀微坑深度达到最大值,继续增加能量密度时,微坑深度将随之减小;相比于单腔激光器,双腔激光器刻蚀微坑深度从5μm增加至10μm,微坑直径从161μm降至134μm。     

火花放电辅助下激光破坏材料的研究

分析了直流火花放电辅助下激光破坏金属和绝缘体的机理,介绍了有关实验方案和结果.研究表明,在适当的直流火花放电辅助下,激光对材料的破坏作用大大增强,这种方法可望在激光加工技术中得到有效的应用.     

多棱镜扫描分光多头激光毛化圆形毛化点分析

为了得到圆形的毛化点以改善传统单头激光毛化技术椭圆毛化点对轧制钢板的均匀性和力学性能的影响,提出了一种采用多棱镜扫描分光技术的多头激光毛化设备.在一定离焦量下,使得扫描过程中扫描光束所带来聚焦点非均匀移动可以与轧辊同步运行,理论上可以获得椭圆度(长短轴比)最小为1.0010957的近似圆形毛化点,并进行了生产实践.结果表明,理论分析计算与实际结果较为符合.通过对离焦量、扫描速度等毛化参量的控制,可以获得椭圆度根据特殊要求任意调整的毛化点,这为多头激光毛化技术的应用提供了指导.     

YAG激光诱导放电通道伏安特性研究

研究了在空气、油膜和绝缘树脂薄膜这三种放电介质中的伏安特性,得出了在同一介质中,通道电极间电压不随其它初始条件改变而变化,只与放电介质对通道箍缩能力成正比,在本实验中薄膜的通道电压最高80.4V,空气中最低26.0V。通道中电流波形与放电介质有关,同样的高低压组合、相同放电脉宽下在空气和油膜中为矩形波,而在薄膜中为三角波,峰值电流变化不大。电流波形不随脉宽的改变而变化,当增大初始高压端或低压端输入时,电流随之增加,并且低压端输入对提高峰值电流更有效果。     

激光烧蚀坑阵列微结构对7075-T6粘接强度的影响

为了研究脉冲能量和烧蚀坑重叠率对7075-T6铝基板粘接强度影响, 采用纳秒光纤脉冲激光在粘接区域加工烧蚀坑阵列微结构, 通过表面形貌、剪切强度和断裂模式等实验参量对粘接效果进行了分析。结果表明, 脉冲能量对表面形貌、剪切强度及断裂模式几乎无影响; 随着烧蚀坑重叠率的增加, 表面粗糙度先增加后减小, 表面面积增加比一直增加; 与原始材料相比, 激光处理后剪切强度至少提升150%;当烧蚀坑重叠率为30%时, 粘接区域发生内聚断裂的面积最大, 剪切强度提升最明显; 脉冲能量为880μJ、烧蚀坑重叠率为30%时, 剪切强度为27.76MPa, 提升最大。该研究对激光烧蚀提高7075-T6粘接强度是有帮助的。     

毛细管快放电激励X光激光实验设计

近年来,有关利用毛细管放电激励产生X光激光的研究十分活跃,国际上已经取得了许多显著的成果,并且正向实现实用化Table-top Laser发展.作者首先介绍了毛细管放电激励X光方案的原理及国内外的重要进展,在对两种典型机制的分析的同时,也阐述了对该方案的发展方向及需要克服难点的看法.     

偏振激光诱导的薄膜表面周期性自组织结构

本文研究了激光诱导的周期性表面结构(LIPSS)在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜表面的形成过程。在导电玻璃衬底上制备得到PMMA薄膜,经p偏振的XeCl准分子激光照射后形成周期性的褶皱结构。用原子力显微镜(AFM)观察发现,形成的褶皱结构周期具有纳米量级,且当引入外加电场时,褶皱形成所需的激光脉冲数减少到2。当外加电压增加到30V时,褶皱的周期间隔明显减小,LIPSS变得不可控,出现了柱状的自组织结构。与直接用准分子激光照射的薄膜样品相比,外加辅助电压的引入改变了PMMA样品表面褶皱结构形成的时间和周期大小,褶皱形成的内部驱动力也发生了变化。     

射频激励平板CO2激光器放电机理的理论研究

本文以气体放电理论为基础，利用简化模型推导出射频激励平板CO2激光器气体放电击穿电压的数学关系式，指出影响激光气体放电击穿的几个物理参量。通过对激光气体放电进行数值模拟，得出放电等离子体电压－电流密度特性曲线，讨论了影响该曲线的物理因素，描述了放电等离子体的物理结构模型。把理论结论与相关实验测试结果比较，二者符合一致。     

激光诱导放电等离子体羽辉的研究

为了研究激光诱导放电等离子体的膨胀特性，建立了一套基于脉冲CO₂激光诱导锡靶放电等离子体极紫外光源装置，采用增强型电荷耦合器件对羽辉进行拍摄，并采用1维真空电弧模型对实验结果进行了理论说明。实验中改变放电电压和激光能量，得到了不同条件下时间分辨的羽辉图像。结果表明，在激光能量140mJ、放电电压10kV的条件下，获得了稳定的放电等离子体；等离子体的羽辉形态与电流存在对应关系，经历了形成、膨胀、收缩、再次膨胀和消散的不同阶段，放电电压和诱导激光能量对羽辉大小、稳定性和形成时间有影响。此研究有助于提高激光诱导放电等离子体光源的稳定性以及极紫外光的输出功率。     

强激光引导和诱发大气高压放电研究

报道利用钕玻璃激光器的1.06μm强激光产生大气等离子体通道,从实验上研究了其在加载直流高压的棒状电极电场内对放电情况的影响,通过拍摄到的典型照片,描述了等离子体通道的引导放电特性,并测量了其诱发放电能力.