激光织构工艺对铜表面红外激光吸收率的影响

目的高功率红外激光进行铜构件加工时,激光吸收率低是阻碍其工业加工、影响加工质量的重要因素,因此拟通过皮秒激光织构预处理工艺,将铜表面红外激光吸收率从低于10%提高至70%以上。方法从改变铜表面特性着手,利用精密微细加工系统进行凹槽织构处理,通过共聚焦显微镜和扫描电镜对20%～50%激光功率、20～90次扫描次数下的织构特征进行分析,通过反射率检测仪对不同织构下铜表面的红外激光吸收率进行测试。结果相比原始铜板,织构后铜表面红外激光吸收率有了大幅提高,且十字凹槽织构工艺下的吸收率高于同参数下的平行凹槽织构。在30%激光功率、60次扫描次数的工艺下,形成深度44mm、间距50mm、表面粗糙度12.15mm、倾角75°的十字凹槽织构,铜表面红外激光吸收率达86.75%。结论织构深度、表面粗糙度、氧化物是影响吸收率的重要因素,经过"周期性微米级织构-相爆炸喷溅颗粒物-形成黑色CuO层"三个过程,对应"光自陷织构-表面喷溅颗粒物-CuO层"三步吸收,织构工艺能够将铜表面红外激光吸收率提高近9倍。     

分步气体介质下低功率激光焊接薄板紫铜成形及组织和性能

针对紫铜高反射率给激光焊接带来的困难及不利影响，提出了一种分步气体介质下低功率薄板紫铜激光焊接方法，即对紫铜表面在氧气介质下进行黑化处理，在待焊件表面形成氧化膜，改变材料表面的粗糙度，促使激光能量多次被重复吸收，提高紫铜对激光的吸收率. 对不同氧气流量下的最终焊缝成形、宏观形貌、熔深和熔宽及力学性能进行对比分析，并探究其作用机理. 结果表明，当氧气流量Q ≤ 8 L/min时，随着氧气流量的增大，熔深和熔宽随之增大，当氧气流量为8 L/min时，紫铜板完全被焊透，且焊缝成形良好；黑化层的主要成分为氧化铜，焊缝区的黑化层总体厚度为470 μm，黑化程度从焊缝区沿着母材方向逐渐减弱；焊缝区和热影响区的显微组织由无方向性的α固溶体组成，焊缝中心两侧组织为垂直于熔合线方向生长的柱状晶；焊缝中心硬度较常规焊有显著提高且抗拉强度良好，证明了采用分步气体保护法可以有效的提高紫铜对激光能量的吸收，且分布气体介质条件下不会导致紫铜激光焊接接头力学性能下降.     

利用飞秒激光对钛金属表面黑化处理的研究

目的降低金属钛表面的反射率,探索钛表面黑化处理的新工艺。方法采用飞秒激光技术对金属钛表面进行了黑化处理,通过研究激光功率、扫描速度、重复频率等工艺参数,研究不同试验状态下样品的表面形貌和反射率,采用扫描电镜表征样品的微观结构,同时利用分光光度计测试样品的反射率曲线。结果当激光功率为6 W、扫描速度为100 mm/s、重复频率为200 k Hz时,样品的反射率最低,在250~800 nm波长范围内的平均反射率为2.66%。结论调节激光参数可以在金属钛表面获得不同形貌的微结构,不同工艺参数下获得的样品的反射率不同,但是都可以降低钛表面的反射率。     

激光切割铝合金吸收率试验研究

目的提高高反射率材料铝合金对激光的吸收率。方法基于热平衡原理,搭建了一种激光吸收率测试试验台,并对1.2 mm厚2A12硬铝合金试样表面采用了无光漆、炭素墨汁、普通墨汁、石墨等4种不同的表面涂层处理方法,用CO_2脉冲激光发射器进行了定点照射测试,通过K型热电偶测得铝合金试样的温度变化,间接获得了其吸收率的大小。结果试验数据表明,在一定工艺参数下,随着激光功率或扫描时间的增加,所有试样的表面温度整体均呈上升趋势。在四种不同的表面处理方法中,无光漆处理后的铝合金试样吸收率最高,吸收率比原始表面提高了40%,并将这一结论用于工程实践加工,加工后的试样切割面光滑,刮渣尺寸小,表面质量高。结论该吸收率测试装置及表面处理方法,可成功地改善材料对激光的吸收率。     

激光淬火对调质预处理Cr12MoV钢组织及性能的影响

为改善Cr12MoV钢的表面组织并提高硬度,采用不同的工艺参数对调质预处理的Cr12MoV钢进行表面激光淬火,并对其显微组织、淬硬层深度以及硬度进行表征.结果表明:当激光功率为1 000 W,淬火速度为4 mm/s时,Cr12MoV钢表面有效淬硬层约为0.6 mm,表面硬度相对于调质预处理态提高了47.8％,为66.5 HRC.     

磷化和胶体涂料在汽缸激光淬火中的对比试验

通过激光淬火工艺试验,比较了磷化膜和胶体亦层在内燃机汽缸激光淬火中的特点。从淬硬层质量、生产效率、生产成本等方面对两种预处理方法进行了分析。     

激光淬火对调质预处理Cr12MoV钢组织及性能的影响

为改善Cr12MoV钢的表面组织并提高硬度,采用不同的工艺参数对调质预处理的Cr12MoV钢进行表面激光淬火,并对其显微组织、淬硬层深度以及硬度进行表征。结果表明:当激光功率为1 000 W,淬火速度为4 mm/s时,Cr12MoV钢表面有效淬硬层约为0.6 mm,表面硬度相对于调质预处理态提高了47.8%,为66.5 HRC。     

技术转让

该工艺根据磷化膜生成机理,采用中碱性除油、表面调整处理及新型磷化配方,使涂装前处理全过程在室温(不低于20℃)下进行,取代了航空部过去一直沿用的高温强碱除油(60～90℃)和高温磷化(90～98℃)工艺,达到了节约能源、提高工效、减少污染和改进涂装质量的经济效果。中、高温磷化时间为10～20min,室温磷化仅为3～5min。膜层外观为浅灰至灰色细晶粒膜层;膜厚1.3～     

激光表面熔覆技术提高斯太尔曲轴模具寿命的研究

为了提高斯太尔曲轴模具的使用寿命,在斯太尔曲轴模具材料5CrMnMo钢的堆焊层表面进行了激光合金化处理实验.通过工艺实验,分析了堆焊层激光合金化处理后的组织和显微硬度;通过优化工艺参数,获得了表面光洁、与基材形成良好冶金结合的模具表面强化层;合金强化层平均硬度达到HV0.2750.激光表面熔覆技术已应用于热锻模具,使斯太尔曲轴模具寿命提高了60％.     

石墨烯喷涂与化学镀镍黑化冷屏性能对比

目的 探索高效的冷屏黑化技术,获得石墨烯环氧胶混合喷涂与化学镀镍黑化后的红外探测器冷屏的光学特性、真空放气特性。方法 采用傅里叶光谱仪对比测试不同粗糙度的基底,以及基底经过化学镀镍、石墨烯喷涂黑化后的样品在2.5~15 μm波段内的镜面反射率,利用扫描电子显微镜观察分析黑化表面形貌。采用小孔流导法测试对比不同粗糙度基底250 ℃除气前后的放气规律,以及除气后基底、化学镀镍、石墨烯喷涂黑化样品的出气率。结果 化学镀镍黑化反射率受基底粗糙度的影响大,若在喷砂面黑化,镜面反射率低于2%。石墨烯喷涂的黑化涂层厚,吸收率不受基底表面粗糙度影响,镜面反射率低于0.4%,但镀层的表面结合力受到基底粗糙度的影响。对放气特性进行分析发现,高温除气可以去除化学吸附气体分子,再次暴露大气吸附的气体多为物理吸附。黑化层对出气率的影响远大于基底粗糙度,石墨烯黑化层的微孔洞结构使初始出气率大于镀黑镍约1个数量级。结论 石墨烯与环氧胶混合喷涂黑化的消杂散光能力显著优于化学镀镍黑化,但总放气量高,采用适当的低出气率处理,改进其真空性能是在红外组件应用中的关键。     

激光热处理吸收涂层的研究

理想的激光热处理吸收涂层必须在高温下具有高而稳定的光谱吸收率。本文对涂层的光谱吸收率和激光相变硬化区面积之间的关系作了定性及定量的分析,并以此为依据研制了激光热处理志用吸收涂料。     

多功能木材表面太阳能海水淡化装置性能的研究

目的 研究不同处理工艺下蒸发器的蒸发性能,开发一种多功能木材表面的木质太阳能界面蒸发器.方法 采用化学处理和冷冻干燥技术,使木块通道内形成互联的纤维素纤维网络,室温下,通过原位聚合法,在木块表面制备海藻酸钠/聚丙烯酰胺(SA/PAM)作为有机骨架的光热吸水层,再利用激光雕刻法构筑减反层.用扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)对不同样品的微观形貌、物相及元素分布进行表征分析.通过傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、紫外可见分光光度计,分别记录不同样品的表面官能团以及透射光谱和反射光谱.利用红外相机分析不同处理工艺在热定位方面的影响.结果 六组不同处理工艺下的蒸发器中,CSE-wood蒸发器表现出更加优异的性能.在1个太阳强度下,蒸发率最大值为2.456 kg/(m2·h),蒸发效率为92.3％.结论 均匀构筑在光热吸水层上的减反层的毛细作用与马兰戈尼效应协同,实现了蒸发所需水分的快速输送,木块内部形成的纤维网络起到隔热的作用.另外,在基底表面制备光热涂层或吸水层,并构筑减反层时,可促进较宽波长范围的光吸收和光程延伸,使蒸发器表面温度迅速上升,实现热局域化,提高了光热转换效率和蒸发速率.这种木质太阳能界面蒸发器可应用在海水淡化、水净化等方面.     

不同电弧喷涂工艺对3Cr13钢涂层结合强度的影响

研究了喷涂电压、喷涂电流、表面预处理、预热、后热处理对电弧喷涂3Cr13钢涂层结合强度的影响.结果表明：电弧喷涂φ2 mm的3Cr13钢丝材的适宜电压、电流为28～35 V、170～180 A;喷砂处理是提高涂层与基体结合强度的最佳表面预处理工艺;采用合适的表面预处理、喷涂打底层、严格控制基体的热量输入是提高涂层结合强度的有效途径.     

Photoinduced absorption of Ag nanoparticles deposited on ITO substrate

Substantial changes of absorption after illumination by 300 mW continuous wave green laser at 532 nm were observed. The effect of indium tin oxide (ITO) substrate was explored versus Ag nanoparticles (AgNPs) size, their regularity and surface plasmon resonance. The ITO substrate features play a crucial role for the formation of homogenous AgNPs. The attachments of AgNPs on ITO surface as well as their homogeneity are significantly changed under the influence of the laser treatment. We study the Ag NP deposited on the two different substrates which play a crucial role in the photoinduced absorption. The dependence of the photoinduced absorption versus the time of optical treatment is explained within a framework of the photopolarization of the particular trapping levels on the borders between the ITO substrate and the Ag NP.     

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。     

Optimized laser processing of calibration blocks for grinding burn detection with Barkhausen noise

Calibration samples for the Barkhausen noise (BN) method were produced with laser processing. A planet gear wheel used for production quality control was subjected to laser irradiation to verify the BN sensor output. Different samples were found to respond similarly to the laser processing although the laser parameters needed to be adjusted for different surface qualities separately. The surface optimization for laser processing was studied with different surface qualities of samples. The ground surface was compared with a sandblasted and vibratory ground surface. The ground and sandblasted surfaces were both amenable to the laser processing whereas the vibratory grinding process created inhomogeneous surfaces for laser beam absorption. Laser processing was found to produce uniform changes in the residual stress values in two perpendicular measuring directions. The root mean square value of the BN voltage signal exhibited linear correlations with the values of the residual stress and surface hardness.     

纳秒激光直写表面辅助下紫铜的激光焊成形及接头组织和性能

针对紫铜激光焊高反射率问题,提出了一种纳秒激光直写表面辅助下紫铜激光焊方法.利用纳秒激光对紫铜待焊区表面进行激光直写,产生覆盖有纳米颗粒的周期微结构,提高吸收率从而实现激光焊.阐述了纳秒激光直写表面降反作用机理,研究了焊接工艺参数对焊缝成形的影响,对焊接接头的组织和力学性能进行了分析.结果表明,纳秒激光直写表面能够有效降低紫铜对激光的反射率;随着焊接激光功率增加,焊缝成形由宽而浅变为窄而深;焊缝区结晶以铜晶粒为晶核呈柱状晶生长,且柱状晶尾部呈弯曲状指向焊接方向,并非指向中截面生长,树枝状束粗细均匀;通过线扫描发现表面纳秒激光直写处理对紫铜焊缝冶金行为几乎没有影响,仅在距离焊缝表面53μm范围内存在少量O元素,而焊缝内部几乎没有氧等异质引入,均为紫铜的单相固溶体;接头的抗拉强度为母材的81.4%,焊缝中心硬度为65.8 HV0.1,断口表现为延性断裂,焊缝保持一定塑性.     

钛合金的激光切割

研究了不同辅助气体和工艺参数对激光切割钛合金板的影响，分析了激光切割切缝的断面特征和热影响区特点。试验结果表明，用氩气作辅助气体，切割质量最好；激光功率和切割速度对切缝宽度和热影响区宽度有一定影响；切缝断面可分为形貌不同的两个区，两区之间有明显界线；切缝上表面和下表面热影响区宽度不同，特点为上窄下宽。     

激光表面改性技术及国内外发展现状

材料表面处理有很多种处理方法，应用激光对材料表面实施处理则是一门新技术，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、激光熔凝，激光表面合金化合激光熔覆等四种技术，以各项技术的原理，特点和国内外研究现状分别加以描述，最后，还简述了激光冲击硬化和激光气相沉淀这两项技术，并且指出了激光表面改性技术存在总理2和发展前景。     

TiAl合金激光冲击强化表面微观形貌演变分析

针对TiAl合金进行激光冲击强化,研究多晶体在强化过程中表面微观形貌演变,发现经过单点激光冲击的试样表面形成的凹坑中存在一些分布不均匀的凸起结构,凸起结构相对高度范围为100～300 nm,凸起边缘为环状凸台;研究激光冲击能量密度对表面凸起结构的影响,发现随着激光能量密度增加凸起结构的数量明显增加,凸起相对高度有增加的趋势,同时凹坑中心平均表面粗糙度明显增加;研究搭接率为50%的多次冲击形貌变化,发现相比于单次冲击,多次冲击凸起数量明显减少,表面粗糙度略有增加,这是因为随着冲击次数增加弹性变形和塑性变形趋于一种饱和状态,弹性变形部分发生回弹。分析表面凸起结构形成机制,建立不均匀塑性变形流模型和冲击波叠加模型,激光冲击强化形成的表面形貌是2种模型相互耦合作用的结果。