铜箔激光冲击微成形微观组织与残余应力研究

为了研究激光成形方式对成形轮廓和微观组织的影响,采用厚度为40μm和80μm的T2铜箔进行激光冲击微胀形和微拉深实验。同时使用ABAQUS有限元仿真对实验进行模拟,研究不同变形方式下箔材位移和残余应力场。结果表明,激光冲击微胀形后铜箔变形区域出现颈缩,激光作用区域内变形机制主要为位错滑移、变形扭曲晶粒和机械孪晶;箔材上表面（激光冲击表面）为残余拉应力,最大值约为372.3MPa,箔材下表面（背向激光冲击面）为残余压应力,最大值约为-218.7MPa;而对于微拉深,箔材成形轮廓过渡圆滑,厚度分布均匀,光斑作用区域内出现大量位错露头和一些机械孪晶,箔材上表面为残余压应力,最大值约为-365.6MPa,箔材下表面为残余拉应力,最大值约为203MPa。这一结果对激光冲击箔材成形控制是有帮助的。     

飞秒激光作用下金属箔材的温度场研究

为分析飞秒激光作用下金属材料的温度场及其影响因素,基于一维双温模型对飞秒激光作用下铜箔的温度场进行数值求解。采用脉宽100～800 fs,能量密度509.30～2 546.48 J/m2的激光参数进行计算,研究电子和晶格温度随时间和深度的变化规律。结果表明,电子温度在10-13 s时间尺度达到峰值,在此期间晶格温度保持不变,此后通过耦合作用二者在几ps时间尺度达到热平衡;脉宽越短,电子温升越快、峰值温度越高、耦合时间越短;而能量密度越大,电子温升越快、峰值温度越高、耦合时间越长。     

Si基ZnO纳米结构太阳能电池光伏性能研究

在洁净的p型Si片上通过旋涂法组装了单层有序排列的聚苯乙烯微球(Polystyrene spheres,PS)阵列模板,然后在PS模板上旋涂1层ZnO先驱薄膜,清洗掉PS模板,制得周期性ZnO先驱薄膜点阵,再通过水热法生长ZnO纳米棒。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行表征,结果显示ZnO薄膜为柱状ZnO阵列,基于Si衬底沿c轴择优生长。以150W氙灯为模拟光源,照射Si/ZnO异质结太阳能电池器件,通过万用电表测试其伏安特性。性能最好的样品的光电转换效率为1.23%,填充因子为62%。     

一种高量子效率Nd3＋有机配合物的合成、表征及发光性能研究

合成一种新型Nd3+有机配合物,以不含C-H的五氟丙酸(C3F5COOH)为第1配体,仅含4个C-H的2-氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶(Tfpy)为第2配体。配合物的紫外(UV)谱、红外(FT-IR)谱和核磁共振H(1 H HMR)谱表明,所有配体和Nd3+成功配位。制备了配合物溶于氘代二甲亚砜(DMSO-d6)的溶液,测试了溶液的紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收谱、荧光谱以及荧光寿命,并对溶液体系进行Judd-Ofelt(J-O)计算,得到3个强度参数Ωt(t=2,4,6)、激发态寿命τr和受激辐射截面σem。Ω2=1.083×10-20 cm2,表明配合物中Nd3+与配体的配位键离子性较强。配合物实测荧光寿命τ=8.3μs,激发态寿命τr=541μs,因此Nd3+在这种有机液体体系中荧光量子效率可达1.53%。1 064nm处受激辐射截面σem约2.696×10-20 cm2。相对于同类Nd3+有机液体激光材料,此体系的实测荧光寿命、量子效率和受激辐射截面均较高,可以和文献报道的无机材料相媲美。研究表明,此材料将是非常有潜力的液体激光介质。     

熔质流动特性对毛化凸点成形的影响

具有毛化凸点的金属零部件在工程中有广泛应用,精确控制毛化点形貌对实现精准控制相关零部件性能至关重要。以45钢为研究对象,采用二维轴对称模型仿真,探究脉冲激光作用下熔池内温度场、流体流向和流速的演变规律,据此研究毛化形貌形成的微观机理和动态过程。结果表明:在加热过程中,当表面温度低于临界温度时,切向应力为负,熔质流向熔池中心;当表面温度高于临界温度时,切向应力为正,熔质向边缘流动,最终在2个异向环流交界处形成对流零点;对于同种环流,切向应力越大,对应的流速峰值越大。超过临界温度后产生新环流,若环流流速较小,则削弱形貌变形量,若环流流速较大,则会在对流零点处产生异形形貌。     

金属箔材无模激光多点冲击成形工艺研究

为了解决金属箔材微拉深工艺中高昂的微型模具设计制造成本问题,采用无模具激光冲击微成形方法,对脉宽5ns、直径50μm的高重复频率激光光斑微冲击成形20μm厚T2铜箔进行了理论分析和实验验证。结果表明,在约束层没有破损的情况下,凹坑深度h、凹坑底平面直径L₁和凹坑壁倾斜程度（L-L₁）随着单脉冲能量E及光斑搭接率增加线性增大;激光扫描内外圆周顺序对凹坑深度没有影响,但会对凹坑底平面直径有影响,先扫描外圆周时会形成更大的凹坑底平面直径,无需模具,凹坑形貌是可控的。这一结果对激光无模微拉深渐进成形的进一步研究是有帮助的。     

基于皮秒激光的超疏水镍铝青铜合金表面的制备

利用皮秒激光器在镍铝青铜合金表面制备了具有不同微观形貌的微纳米复合结构,再通过硬脂酸进行表面修饰。采用扫描电镜和X射线衍射仪等表征了所得表面的形貌和化学成分。研究结果表明,经皮秒激光加工和硬脂酸修饰后,表面的接触角都达到150°以上。不同的脉冲能量密度下,试样表面的微观形貌和润湿性不同。随着脉冲能量密度的增大,修饰后的试样表面的滚动角逐渐减小,当脉冲能量密度为6.85 J/cm^2时,滚动角减小到7°,随着脉冲能量密度的进一步增加,滚动角又逐渐增大。耐蚀性测试结果表明:超疏水镍铝青铜合金表面具有更好的耐腐蚀性能。采用优化的工艺参数可以在镍铝青铜合金上加工出超疏水表面,有助于提高其耐腐蚀性能。     

剩余吸收层对激光冲击效果影响的实验研究

激光冲击过程中,剩余吸收层对冲击效果影响显著,但其影响规律少有人关注。文中选择厚度、材质不同的材料作吸收层,实施激光冲击,控制激光参数,使得靶材表面留有剩余吸收层。通过表征靶材表面冲击区域凹坑尺寸、力学性能,以及直接检测冲击时靶材背面的冲击波信号,研究剩余吸收层对冲击效果的影响规律。结果表明:剩余吸收层会显著衰减冲击波,进而削弱靶材的冲击效果;对确定的约束层和靶材,存在具有最佳声阻抗值的理想吸收层,使得作用于靶材的冲击波强度最大;激光冲击时,为获得好的冲击效果,必须根据约束层、靶材等,选择合适吸收层,优化吸收层涂覆厚度。文中结果为激光冲击时吸收层材质和厚度的选择提供了依据。     

平顶高斯光束通过扩束系统的传输特性研究

为了研究平顶高斯光束通过扩束系统的传输特性,从柯林斯衍射积分公式出发,推导出场强分布的解析式.以伽利略式和开普勒式这两种常见的扩束系统为例,对平顶高斯光束扩束后在接收面的光强分布进行数值计算及分析.结果表明,平顶高斯光束通过同等倍数但不同形式的扩束系统的传输特性不同,且对于不同焦距的扩束系统,其传输特性也有比较明显的差...