激光对羟基磷酸铜的还原机理研究

为了研究激光选区金属化技术中，激光与尖晶石型化合物的相互作用机理，选用质优价廉、具有尖晶石结构的可见光和近红外光敏催化物质羟基磷酸铜(Cu₂(OH)PO₄)作为研究对象，利用X射线光电子能谱技术，探讨了波长为1064nm纳秒脉冲光纤激光、连续光纤激光和波长为355nm的纳秒脉冲紫外激光与羟基磷酸铜的相互作用机理。结果表明，3种激光都能将羟基磷酸铜中的+2价铜元素(Cu2+)还原为+1价铜元素(Cu+)，但还原过程随激光功率(0.13W~3.89W)或激光能量密度(2.76J/cm2~25.48J/cm2)的变化呈现不同的规律; 结合羟基磷酸铜的热性能分析和紫外可见光吸收光谱分析，初步判断，在上述还原过程中，可能同时存在光热反应和光化学反应。该研究为羟基磷酸铜作为一种新型的激光活性物质提供了理论基础。     

三维激光切割在机械加工机床中的集成研究

研究了如何在机械加工的五轴机床中集成三维激光切割功能,并开发了三维激光切割控制软件。围绕该840Dsl数控系统进行三维激光切割系统硬件集成设计以实现激光切割过程中各加工控制部件自动化控制;并针对三维激光切割系统硬件结构,控制软件进行模块化设计,包括离线编程模块、加工控制模块设计以及激光切割工艺数据库等3大模块。通过在五轴龙门机床上调试验证,该控制软件能够很好实现三维激光切割控制功能。该研究将激光切割功能集成在传统机械加工机床中,这将提高机床的利用效率,同时简化工件装夹流程,提高加工效率。该研究对机械加工机床功能扩展有较大的参考价值。     

DLF与SLM激光快速成型方法的比较研究

分别采用激光直接制造(DLF)技术和选择性激光熔化(SLM)技术对不锈钢材料进行一系列的激光快速成型实验,根据实验结果,对比分析DLF和SLM两种方法在成形机理、成型精度、成型效率、适用场合、成型件的力学性能和组织结构等方面的异同。结果表明,SLM技术的成型精度要优于DLF技术;两者成型件都具有较高的力学性能,均优于普通不锈钢;SLM与DLF成型件组织性能基本相同;如果切片层厚相同,SLM的成型效率高于DLF;DLF主要用于粗加工或零件修复等场合,而SLM可用于精密、复杂零件的制造。     

微型笔直写技术制备厚膜温度传感器阵列研究

利用微型笔直写技术,在Al2O3陶瓷基板上制备了4×4厚膜PTC热敏电阻温度传感器阵列。研究了驱动气压、笔嘴直径以及直写速度等对厚膜PTC热敏电阻线宽的影响,分析了微型笔直写PTC热敏电阻温度传感器的形成机理。目前微型笔在Al2O3陶瓷基板上直写的厚膜PTC热敏电阻线宽为130~400μm。高温烧结后其电阻温度系数αR为1620×10–6/℃,在25~95℃之间电阻阻值随温度的变化具有良好的线性。     

SiO2-TiO2溶胶-凝胶薄膜的激光致密化研究

为了研究激光直写技术在薄膜器件成型工艺中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器对SiO2/Si基表面SiO2-TiO2多孔溶胶-凝胶薄膜进行致密化的方法,得到了激光功率密度对薄膜收缩率的影响规律以及热处理温度对薄膜的激光致密化功率密度阈值和厚度变化的影响结果.结果表明,薄膜收缩率随着激光功率密度的增加而增大.薄膜热处理温度越高,激光致密化功率密度阈值越高,达到薄膜致密化极限需要的激光能量越大.激光致密化机制是通过硅衬底吸收激光能量,然后以热传导的形式加热溶胶-凝胶疏松薄膜,实现薄膜致密化.     

选择性激光熔化快速成型工艺研究

利用IPG200W光纤激光器和自主研发的SLM(Selective Laser Melting)快速成型设备,采用不同工艺参数组合,在25mm厚Q235钢板上进行不锈钢粉末单道熔覆实验。研究了激光功率、扫描速度对单道熔覆形貌和宽度、高度的影响规律;分析了选择性激光熔化球化现象产生机理及避免产生球化的途径;论述了最佳工艺参数的获取方法。结果表明:能量密度越高,熔覆形貌越好,球化现象越不明显;激光功率增大,单道熔覆宽度和高度也增加;扫描速度增大,单道熔覆高度和宽度减小。最后给出了几组最佳加工工艺参数和加工实例。     

激光-MIG复合焊接2A12铝合金工艺和接头性能

对8 mm厚2A12铝合金板进行CO_2激光-MIG(metal inter gas)复合焊接,讨论了焊接电压和焊接速度对焊缝几何参数的影响,并研究接头显微组织和力学性能.结果表明:熔深和母材熔化面积决定于焊接速度.随着焊接电压的降低,焊缝熔宽、堆高面积、焊缝固液趾角逐渐减小,而成形系数逐渐增加.接头显微组织由α(Al)基体及α(Al)+Al_2Cu+Mg_2Si三相共晶组成;接头抗拉强度为281 MPa,为母材抗拉强度的69%;接头拉伸断口呈韧脆混合断裂,而母材断口呈微孔聚集型延性断裂.     

ZL108镍基粉末激光表面合金化气孔与裂纹的研究

ZL10 8表面镍基粉末激光合金化的实验研究表明 :激光合金化层的显微组织由两部分组成 ,与基体金属交界处是垂直于熔合线生长的具有定向凝固特征的树枝状晶 ,合金化区是细小的等轴状晶。在树枝状晶相邻间的凹陷处和基体金属未熔化晶粒的界面上最有可能产生气泡核 ,熔池保护不良 ,合金粉末或粘接剂中残存水分 ,均是影响气泡生成的主要因素。对于合金层中的裂纹 ,主要是在熔池凝固末期 ,已凝固合金化层金属塑性不足并在残余拉应力作用下造成的低塑性脆化裂纹。     

一种激光微细熔覆直写布线的新技术

激光直写技术因其不需要掩模就可以在绝缘基板表面直接制备各种高精度、复杂形状的导电层而受到广泛重视。但是，布线速度过低和工艺复杂一直是阻碍该技术工业化应用的瓶颈。提出了一种以导电金属粒子、有机成膜物质构成的复合导电浆料为熔覆物质，以有机环氧板为绝缘基板，采用CO2激光加热直接制备线路板的新工艺、新方法。所布导线宽度为350μm，布线速率为2～20mm／s，所用的激光功率为0～20W，光斑直径约为100μm。系统研究了激光直写导电层的组织结构特征、导线与基板的结合强度以及导线导电率的变化特征。结果表明，激光微细熔覆直写布线层与基材结合牢固，所布导线的电阻率与导电银颗粒的体积分数及激光功率的大小有关，工艺参数与材料配比合适时，导线电阻率可以达到10^-6Ωcm的数量级，能够满足工业应用的要求。最后，对普通环氧树脂板下激光微细熔覆金属导电浆料直写导线时导线的形成机理和导电机理进行了分析。     

Al2O3陶瓷激光铣削试验研究

采用Nd∶YAG脉冲激光器对Al2 O3陶瓷进行铣削加工试验。系统研究了工艺参数对铣削量和铣削面质量的影响规律 ,并利用优化的铣削工艺对Al2 O3陶瓷进行多种形状的铣削加工。