脉冲紫外激光和脉冲红外光纤激光表面改性对聚苯硫醚表面化学成分的影响

目的改善聚苯硫醚(PPS)表面的润湿性和吸附性等相关性能。方法选择了两种常用的激光器,即波长为355 nm的脉冲紫外激光和波长为1064 nm的脉冲红外光纤激光,在空气中对PPS进行了表面改性研究,探讨了两种激光的能量密度对改性后PPS表面化学成分的影响。结果两种激光在一定能量密度下对PPS进行表面改性后,X射线光电子能谱法(XPS)能检测到如C=O、COO—、C—O、—SO、—SO_2、—SO_4等新基团,这可能是由于改性时PPS表面发生了化学键断裂,并与空气中的含氧物种反应生成了新基团。此外还发现,两种激光作用后的PPS表面,化学成分相对含量的变化程度均随能量密度的增加而增加,但由于两种激光与PPS相互作用的方式不同,导致相同能量密度下,脉冲紫外激光作用后的PPS表面化学成分的变化程度比脉冲红外光纤激光作用后的PPS表面更大。结论脉冲紫外激光和脉冲红外光纤激光在一定能量密度下改性PPS表面,均能使其表面的化学成分发生变化。     

工艺参数对氮化铝陶瓷表面激光金属化层电阻的影响

目的 提高氮化铝陶瓷表面激光金属化层的导电性能。方法 采用正交试验设计方案,使用30 W纳秒光纤激光打标机制备了氮化铝陶瓷表面激光金属化试样,测量了金属层的电阻。通过极差分析和方差分析方法分析了激光工艺参数及其交互作用对氮化铝陶瓷表面激光金属化层电阻值的影响规律。结果 在本研究激光工艺参数及其取值范围内,激光功率对氮化铝表面激光金属化层电阻的影响最为显著,增大激光功率有利于降低氮化铝表面激光金属化层的电阻值。采用优化工艺参数(激光功率30 W、频率30 kHz、扫描速度100mm/s)单次激光扫描制备激光金属化层的电阻为2.25?/mm。随着重复扫描次数的增加,功率不同的激光表面金属层的电阻值向相反方向转变：小功率激光表面金属层电阻值随扫描次数增加而迅速减小,大功率激光表面金属层电阻值随扫描次数增加而增大。经10次重复扫描后,激光功率3 W(相应的激光能量密度约为15.3 J/cm²)激光金属化层的电阻值低于功率分别为30 W和18.75 W激光金属化层的电阻值。结论 采用30 W激光单次扫描,或者采用3 W激光多次扫描,有利于提高氮化铝表面激光金属化层的导电性。     

纳秒激光加工中脉冲能量对熔体体积的影响

目的 考察调节激光脉冲能量对纳秒激光加工中熔体体积控制的途径。方法 通过纳秒激光加工实验中的微结构火山口相对高度随脉冲能量的变化规律,来间接反映熔体体积随脉冲能量的变化规律。在MATLAB环境下,通过有限元法基于双温模型模拟,研究纳秒激光脉冲作用于铝合金材料表面时脉冲能量对熔体体积的影响规律。结果 在低能量密度下,可实现低于10%的火山口相对高度,远低于文献记载的高能量密度下~100%的火山口相对高度。随着激光脉冲能量的增加,模拟结果和实验结果都表明熔体体积随能量密度的增加而略有减少,这与文献模型相悖。结论 在较宽的能量范围内,纳秒激光加工产生的熔体体积随激光脉冲能量密度的变化规律符合C Körner等人提出的模型,表明通过控制激光能量密度能够有效控制纳秒激光加工中的熔体体积。然而,在较低的能量密度下,熔体体积随能量密度反常变化规律意味着有其他因素伴随能量密度共同影响熔体体积,这种影响还有待进一步研究。     

激光能量输入对直接激光沉积莫来石陶瓷组织性能的影响

研究了激光能量密度对直接激光沉积熔体自生莫来石陶瓷孔隙/密度、微观组织和力学性能的影响。结果表明,较低激光能量密度(15 J/mm²)所制备的陶瓷样件边缘分布有尺寸较大的气孔,使得样件整体孔隙率较高,且表面粘粉严重,这与成形扫描速度大和硅酸盐熔体粘度高有关。而较高激光能量密度(90 J/mm²)虽然可以获得表面光滑、莫来石晶粒尺寸较小的陶瓷样件,但由于单位时间内输入熔池能量高,粉末蒸发产生的气孔来不及逃逸出熔池,使得样件心部形成较大的气孔,影响样件的力学性能。在激光能量密度为45J/mm²时,获得了表面相对光洁、孔隙率较低和力学性能较好的莫来石陶瓷样件。本研究结果为直接激光沉积增材制造高性能陶瓷过程中合理选定工艺条件提供了理论指导及技术支撑。     

4J42合金外壳气密封装的脉冲激光焊

采用Nd:YAG脉冲激光焊对4J42合金外壳进行了密封焊接.研完了激光输出功率、焊接速度、试件表面处理状态等工艺参数对焊接密封质量的影响.试验结果表明,激光输出功率达到一定值时,能够获得较好的密封焊缝;当激光功率一定时,焊接速度越高,密封成品率呈下降趋势;试件表面处理状态为化学镀镍时易形成裂纹,为电镀金层时焊缝成形美观,为电镀锡铋镀层时不易采用激光焊.     

激光能量密度对Al2O3颗粒增强Ni60A激光熔覆涂层组织及性能的影响

目的 实现钛合金表面强化和正向改性,扩大钛合金应用范围。方法 采用预置粉末法在钛合金表面制备Ni60A-Al₂O₃激光熔覆层,通过改变激光功率,进而研究激光能量密度对Ni60A-Al₂O₃熔覆层横截面形貌、微观组织、元素分布、显微硬度以及耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。结果 激光能量密度对熔覆层的平整性、成形性有着直接影响。不同激光能量密度下的熔覆层微观组织相似,但在125 J/mm²下,熔覆层形成的陶瓷增强相分布更均匀,且杂质相衍射峰面积较小,元素分布更均匀。此时,熔覆层的力学性能也最好,平均显微硬度值为1132.7HV0.2,较基体硬度提升约3.3倍,摩擦系数最小,且波动较平稳,磨损率也最低,具有较好的减摩性和耐磨性。125J/mm²下熔覆层形成的陶瓷增强相TiC、TiB₂既能作为不良导体降低电化学腐蚀速率,又由于分布均匀而避免应力集中引发裂纹,较其他激光能量密度下的熔覆层具有较好的耐腐蚀性。结论 利用控制变量法探究激光能量密度对Ni...     

激光冲击强化对7050-T7451铝合金残余应力和力学性能的影响

对7050-T7451铝合金试样进行激光冲击强化,研究不同激光功率密度和冲击次数对铝合金残余应力和性能的影响。试验结果表明:激光冲击强化可以有效提高试样表面显微硬度,且硬度随着冲击次数的增加而增大,最高达172 HV0.05,较未强化试样提高了17%,硬度影响层深度可达750 μm。当激光功率密度为7.28 GW/cm²时,激光冲击1次后试样表面粗糙度为0.279 μm,比原始磨削表面的粗糙度下降了22.5%,随着冲击次数的增加,表面粗糙度逐渐增大,但均小于原始表面粗糙度。激光冲击强化可以大幅提高试样表面残余压应力,当激光功率密度为7.28 GW/cm²、冲击3次时残余压应力最大,可达－227.0 MPa。当激光功率密度为4.37 GW/cm²、冲击3次时,激光冲击强化可以有效提高试样的疲劳寿命(大于10⁶次),相比未强化试样提高2.3倍。激光冲击强化后表面残余压应力和显微硬度大幅提升可以有效抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提升7050-T7451铝合金的抗疲劳性能。     

化学镀Pt对多弧离子镀NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响

目的 改善多弧离子镀NiCoCrAlY涂层的抗高温氧化性能,探究化学镀Pt对NiCoCrAlY涂层高温氧化行为的影响。方法 采用多弧离子镀(M-AIP)技术在第二代镍基单晶高温合金上沉积NiCoCrAlY涂层,然后通过化学镀技术在其表面制备厚度约0.5μm的Pt镀层,经真空退火处理后获得Pt改性的NiCoCrAlY涂层。通过1 050℃恒温氧化和循环氧化试验测试涂层的高温氧化性能,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射以及电子探针等手段对涂层物相及元素分布进行分析。结果 经化学镀Pt改性后,NiCoCrAlY涂层恒温氧化20 h的氧化增重由0.78 mg/cm²减小至0.47 mg/cm²,氧化速率常数由6.32×10^-12g²/(cm⁴·s)降低为2.16×10^-12g²/(cm⁴·s);而循环氧化300次的氧化增重由1.52 mg/cm²减小至1.05 mg/cm²,氧化...     

纳秒高能密度粒子束与瞬态作用过程研究

多极板赝火花 (Pseudospark)放电室 ,在外加直流电压下 ,能产生自收缩纳秒强脉冲电子束和多种离子束。电子束瞬间功率密度可达 10 10 W /cm2 。与高功率脉冲激光相似 ,该高能束流与物质相互作用将产生瞬态高温等离子体 ,并伴随高温、高压和烧蚀过程。本文将介绍用脉冲粒子束进行金属表面改性的试验方法 ,以及材料表面微区快速熔凝等一系列非平衡的物理、化学变化 ,阐述材料表面轰击前后显微结构、性能等分析测试结果 ,讨论了纳秒脉冲粒子束与固体介质间的瞬态作用过程。试验结果表明 ,纳秒脉冲电子束和离子束以其特有的作用过程 ,在材料表面改性、表面涂敷以及低维材料制备等领域中 ,有着诱人的应用前景     

激光抛光表面形貌的误差复映规律

目的探究激光抛光工艺中的表面形貌误差复映规律。方法首先采用纳秒光纤激光对不锈钢表面进行标刻加工制备微结构,再通过纳秒光纤激光对预制微结构的表面进行抛光加工,通过超景深显微镜测量加工后的表面形貌,分析表面形貌随加工参数的变化规律。其中纳秒光纤激光波长为1064 nm,脉宽约200 ns,最大激光功率为20 W。进行标刻时,激光功率设置为18 W,激光脉冲频率为20 kHz,扫描速度500 mm/s,通过多次重复标刻在不锈钢表面标刻出一定深度的凹槽。采用低功率(6、4、2、1、0.2 W)的纳秒激光对预制的局部微结构进行激光抛光处理,抛光过程的扫描线间距设置为10μm,扫描速度设置为200 mm/s,对包含凹槽的2 mm×2 mm的区域进行两次抛光处理。结果经标刻加工的微凹槽周围存在较大的边缘凸起;激光抛光能够有效降低凹槽边缘凸起高度,选择合适的抛光参数可将凹槽边缘凸起高度降低到2μm以下。对于高度大于10μm的边缘凸起,在激光功率大于2 W时,抛光后的边缘凸起高度随激光功率的增大而线性减小;在激光功率小于2 W时,边缘凸起高度随激光功率变化不明显。对于高度小于10μm的边缘凸起,激光抛光存在抛光饱和的现象——凸起高度随激光功率密度变化不明显。结论已有微结构的不锈钢表面经激光抛光会形成残留微结构,从而表现出一定的形状复映规律。经抛光处理后的沟槽边缘凸起的高度随着所使用的激光能量密度的增大而减小,基本服从线性变化规律。     

激光表面处理技术的现状及发展

简述了激光表面改性的研究和发展现状，特别是激光表面淬火、激光熔敷、激光表面合金化和激光熔覆等4种技术，对各项技术的原理、特点和国内外研究现状分别加以描述。最后，还指出了激光表面改性技术存在的问题和发展前景。     

镁合金的激光表面处理技术

评述了激光表面熔凝、激光表面合金化和激光表面熔覆技术用于镁合金表面处理中提高其耐蚀性和耐磨性的机制,以及这些表面处理技术的研究现状。并探讨了激光表面处理技术在镁合金应用中存在的问题和该技术的发展前景。     

汽车零件冷冲模激光表面处理技术的应用

主要介绍了激光表面处理的发展现状及在汽车冷冲模具上的应用,尤其是激光熔覆和激光强化两种技术,对原理和特点进行了描述,以及激光表面处理技术对汽车模具拉毛缺陷进行处理的工艺,对比了处理方式和最终效果。     

W18Cr4V激光表面合金化表面形貌与耐磨性能的研究

利用0～2kw连续可调CO_2气体激光器对W_18Cr_4V表面进行不同预徐敷材料的激光表面合金化(LSA).考察了合金粉末成分、激光处理工艺参数、预徐敷层厚度对LSA后表面形貌以及耐磨性的影响规律.     

激光表面强化及智能涂层进展

介绍了激光淬火,激光熔凝,激光表面合金化等材料表面改性技术及其组织和性能;综述了智能涂层的特点及研究进展.     

45钢激光表面合金化熔池立体对流模型探讨

对４５钢上Ｆｅ基合盒粉未激光表面合金化熔池，从三个不同的侧面进行了分析。在理论分析和试验的基础上，提出了激光表面合金化熔池的立体对流模型，同时，对合金层进行成分分析。结果表明：正由于熔池内部的对流，使合金层成分在宏观上趋于均匀。     

激光表面微织构工艺试验及应用研究

在声光调Q二级管泵浦固体光源Nd:YAG激光器基础上,采用"单脉冲同点间隔多次"激光微加工工艺,对45#钢试样表面进行激光微织构加工。分析了离焦量、泵浦电流、重复频率及重复次数对微织构形貌的影响规律。工艺试验表明,微凹腔的直径和深度随着泵浦电流的增大而增大,随着重复频率的增加呈减小的趋势,微凹腔深度随脉冲次数的增加呈近似线性增加,而微凹腔直径呈缓慢减小趋势。通过对某型号四缸汽油机的台架性能试验研究,表明与传统平顶机械珩磨相比,采用激光珩磨技术的汽油机机油耗要比原机降低56%,燃油耗降低1.94%~4.5%。     

MICROSTRUCTURE CHANGE OF LASER SURFACE REMELTING WC-Co COATING

ＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＣＨＡＮＧＥＯＦＬＡＳＥＲＳＵＲＦＡＣＥＲＥＭＥＬＴＩＮＧＷＣ－ＣｏＣＯＡＴＩＮＧＧｕｏＪｉｎｇｊｉｅ；ＬｉＢａｎｇｓｅｎｇ；ＺｈａｏＪｉｕｚｈｏｕ；ＪｉａＪｕｎ；ＬｉＱｉｎｇｃｈｕｎ；ＷｕＷｅｉｍｉｎ；ＩｓａｏＭｉｋｉ；...     

激光热处理的现状及发展

作者从４个方面介绍了近的来我国激光热处理的现状及发展：（１）激光硬化;（２）激光熔覆;（３）激光合金化;（４）工程应用。     

Surface preparation and thermal spray in a single step: The PROTAL process—Example of application for an aluminum-base substrate

Thermal spray techniques can fulfill numerous industrial applications. Coatings are thus applied to resist wear and corrosion or to modify the surface characteristics of the substrate (e.g., thermal conductivity/thermal insulation). However, many of these applications remain inhibited by some deposit characteristics, such as a limited coating adhesion or pores or by industrial costs because several nonsynchronized and sequential steps (that is, degreasing, sand blasting, and spraying) are needed to manufacture a deposit. The PROTAL process was designed to reduce the aforementioned difficulties by implementing simultaneously a Q-switched laser and a thermal spray torch. The laser irradiation is primarily aimed to eliminate the contamination films and oxide layers, to generate a surface state enhancing the deposit adhesion, and to limit the contamination of the deposited layers by condensed vapors. From PROTAL arises the possibility to reduce, indeed suppress, the preliminary steps of degreasing and grit blasting. In this study, the benefits of the PROTAL process were investigated, comparing adhesion of different atmospheric plasma spray coatings (e.g., metallic and ceramic coatings) on an aluminum-base substrate. Substrates were coated rough from the machine shop, for example, manipulated barehanded and without any prior surface preparation. Results obtained this way were compared with those obtained using a classical procedure; that is, degreasing and grit blasting prior to the coating deposition.