喷墨打印头陶瓷喷孔的皮秒激光加工研究

喷墨打印头的喷孔直径一般为几十微米,材料一般是有机薄膜、不锈钢薄片等。针对有机膜等作为喷嘴板材料的缺陷,采用氧化锆陶瓷代替,以提高耐磨能力和耐腐蚀性。采用皮秒激光打孔方法,可在多种材料上加工出直径几十微米的小孔,包括聚酰亚胺（厚度50μm）、氧化锆陶瓷（厚度120μm）和铜片（厚度70μm）。通过控制不同的参数变化,可制备出孔径约20μm、孔间距为140μm的喷孔阵列。对比不同参数下喷孔尺寸和微观形貌发现,较高功率密度、较低单点停留时间有助于得到圆孔,减少重铸层。     

送粉式激光熔覆稀释率的分析模型及其影响因素

在分析送粉式激光熔覆过程中能量分配和粉末颗粒云对激光束衰减规律的基础上，通过建立能量平衡方程，推导出熔覆层稀释率与工艺参数、材料参数之间的定量关系表达式，系统分析了影响熔覆层稀释率的因素。结合相关的物理参数、工艺参数和金相检测的熔覆层宏观参数，用方程对稀释率进行了计算。与用金相法实际检测的稀释率相比，上述计算值虽高于实测值，但两者反映的规律是一致的，都客观地反映了激光熔覆工艺参数与工艺结果的关系，为熔覆工艺参数的优化、熔覆层质量的预测、评定和现场控制系统的设计提供了理论依据。     

超薄板材上Nd:YAG脉冲激光送粉熔覆研究

研究了为满足特定图案要求在超薄板材 ( 0 1～ 0 15mm)上进行Nd :YAG脉冲激光送粉精细熔覆过程中激光熔覆特性、侧向和同轴喷嘴送粉熔覆、基体的真空吸附夹紧和强迫制冷、熔覆层几何形貌、元素分布和微观组织特性等因素。得到了熔覆层高宽比为 0 88和 0 5、质量良好的熔覆图案     

送粉激光熔覆熔池深度解析模型的误差分析

系统分析了送粉激光熔覆熔池深度解析模型的误差。揭示了解析模型建立过程中粉末颗粒运动的物理模型的选择、激光与熔覆材料及基体材料作用效率的计算、材料对激光的吸收系数的测定、相关参数的检测是误差产生的主要原因。探讨了减小误差的方法。     

硼铸铁缸套激光表面熔凝组织和性能的研究

为了提高硼铸铁缸套的耐磨性能，对硼铸铁气缸套进行激光熔凝处理。利用扫描电子显微镜观察了激光熔凝处理后的显微组织。利用显微硬度计检测了激光熔凝组织的显微硬度，同时进行了以GCr15钢标准环为配副的环块磨损试验。研究结果表明，硼铸铁经激光熔凝处理后得到了共晶莱氏体 马氏体组织，而且激光熔覆层厚度可控，组织和性能稳定，熔凝强化表层显微硬度达到800-1200HV0.2。磨损试验结果显示，激光熔凝处理后，磨损截面积比未处理的试样减小了44.4%，从而表明激光熔凝处理是提高硼铸铁缸套耐磨性能的有效手段。     

激光熔覆MoS2/TiC/Ni减摩耐磨复合涂层组织及磨损性能的研究

以MoS2、TiC、Ni粉为原料,在20钢基材表面利用激光熔覆技术制备了减摩耐磨复合涂层.采用SEM和XRD对复合涂层的组织和相组成进行了研究,结果表明复合涂层主要由部分未熔的TiC颗粒、Mo2C、γ镍基固溶体和多种两元、三元硫化物TiS、NiS、Ni3Ti4S8等组成.用FALEX-6摩擦磨损实验机对MoS2/TiC/Ni复合涂层、MoS2/Ni激光熔覆层以及45钢的耐磨性能进行了对比,并对三种试样表面的磨损形貌进行了SEM观察.实验表明:MoS2/Ni激光熔覆层具有最低的摩擦系数,但磨损失重最大;MoS2/TiC/Ni复合涂层在载荷17.8N、转速200r/min条件下,磨损40分钟,其磨损失重仅为45钢的1/6.     

激光熔覆提高瓦楞辊耐磨性的研究

针对瓦楞辊工况下强烈的干摩擦磨粒磨损,开发了一种专门针对瓦楞辊的旨在大幅提高耐磨性的激光熔覆材料体系.通过工艺优化,在新辊或失效辊表面激光熔覆制备了无气孔裂纹等缺陷、厚度大于0.4mm的耐磨涂层.熔覆层与基体呈冶金结合,平均显微硬度915HV0.2.该工艺已经用于工业生产,实践证明该技术相对于已有的方法如氮化、激光相变硬化、镀铬、喷涂碳化钨在性能、成本、寿命、可修复性等方面具有综合优势,有广阔的应用前景.     

激光沉积制备A15-Nb3Al/B2叠层金属间化合物复合材料

铌基金属间化合物是一种潜在高温结构材料,室温脆性大。用Nb-12Ti-22Al和Nb-40Ti-15Al两种混合粉末,经激光沉积分别合成制备了A15-Nb3Al金属间化合物脆性涂层和韧性B2结构合金涂层。通过对制备工艺的研究,基本实现了每层成分和层厚的控制,利用韧脆相间层层叠加方法用激光制备出不同层厚比的脆韧相间A15-Nb3Al/B2叠层结构金属间化合物基复合材料。叠层复合材料的元素成分、显微组织和显微硬度均呈周期性变化,界面存在渐变过渡。叠层结构Nb基金属间化合物复合材料具有良好的室温和高温强度,性能呈各向异性。随着脆韧层厚比的增大,叠层复合材料的强度增加,在水平、竖直两方向的室温屈服强度最高分别可达1030 MPa和871 MPa,900℃屈服强度最高分别为301 MPa和267 MPa。     

国际激光材料加工研究的主导领域与热点

根据六届国际激光与光电子学应用会议和三届中国全国激光加工学术会议报告论文的统计数据,归纳总结出国际激光宏观材料加工的15个主导研究领域和激光微纳加工的7个主导研究领域.根据1247篇国际会议论文和231篇国内会议论文在22个主导研究领域的分布,得出国际激光宏观加工的5个研究热点方向和激光微纳加工的4个研究热点方向.中国激光材料加工研究已覆盖国际激光材料加工研究的大部分主导研究领域,中国在激光表面强化特别是激光熔覆方面的大量深入研究已形成优势;中国在新型激光器和激光微纳加工领域的研究尚显薄弱,需要加强.