激光制造技术的应用与展望

激光制造技术是一种具有巨大发展潜力的高柔性、绿色制造技术.阐述了目前激光制造技术在不同制造领域、不同工艺范围的应用现状,包括激光焊接、激光熔覆及激光表面合金化、激光淬火、激光表面改性、激光切割、激光快速成形、激光打孔和激光纳米制造,并展望了激光制造技术未来的研究及发展趋势.     

基于石墨烯可饱和吸收体的掺铒光纤环形腔脉冲激光器

利用新型材料石墨烯作为可饱和吸收体,设计了用于光纤通信和材料加工的环形腔结构脉冲光纤激光器,实验研究了石墨烯可饱和吸收产生脉冲输出的原理以及输出脉冲激光的特性.通过激光诱导沉积法将石墨烯材料转移到光纤端面并将其置于环形激光腔结构中;采用974 nm半导体激光器作为抽运源,掺铒光纤作为增益介质,调节偏振控制器的角度得到了稳定的锁模输出脉冲.获得的锁模脉冲中心波长为1 560.1 nm,重复频率为7.89 MHz,脉冲光谱3 dB带宽为0.27 nm,脉冲宽度为14.7 ps.实验显示,由于石墨烯具有良好的可饱和吸收性能,损伤阈值比较高,有望取代单壁碳纳米管成为一种新型的激光锁模材料.     

GO/AlSi10Mg激光熔化沉积组织性能研究

针对铝合金激光熔化沉积件强韧性差等问题,提出一种溶剂蒸发法制备具有粉末球形度高、流动性好、激光吸收率高且氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)均匀分散的GO/AlSi10Mg复合粉末,采用激光溶化沉积技术(Laser melting deposition,LMD)分别打印AlSi10Mg成形件和GO/AlSi10Mg成形件,对比分析两种LMD成形件的微观组织和力学性能,探究GO调控AlSi10Mg合金成形件强韧性的机理。结果表明,添加0.1%GO的LMD成形复合材料抗拉强度提升了10.3%,延伸率提高了170%,硬度提高了5.8%,拉伸断口从脆性断裂特征转变成韧性断裂特征。GO在高能激光的作用下发生还原反应生成石墨烯,石墨烯对复合材料起到了晶粒细化的效果。拉伸试验过程中位错在石墨烯附近聚集并缠结,石墨烯在铝基体中的钉扎作用阻碍了位错的移动、促进了位错增殖,而且石墨烯与Al基体有较强界面结合,起到载荷转移和桥接作用。由于晶粒细化、位错强化、载荷转移强化以及桥接作用,提出的GO/AlSi10Mg激光熔化沉积技术提高了铝合金成形件的强韧性,为铝合金激光熔化沉积技术的应用和发展提供了...     

电子动态调控的飞秒激光表面微纳结构可控制造新方法及其应用

正微纳制造技术是高端制造业发展的重要分支之一,为高端装备、集成电路、新能源、新材料、生物医药等领域提供了关键的技术支撑。飞秒激光微纳制造技术是微纳制造的最理想方法之一,是多个领域核心部件关键制造技术瓶颈问题的重要解决途径。在飞秒激光微纳制造领域,激光诱导材料损伤是一个研究重点,蕴含着丰富的物理意义。其中,激光诱导表面周期性结构(1aser-induced periodic surface structure,LIPSS/ripple)是一个普遍的现象。自激光器问世以来,人们在激光辐照过的材料表面观察到了这种具有一定周期和方向的表面微纳结构,并成为一种新的微纳结构制备技术。由于具有特定尺寸形状和排     

激光直写制造石墨烯基柔性电子器件的研究进展

柔性电子器件相对于传统电子器件,拥有独特的柔性和延展性,能够在一定程度上适应不同的工作环境,满足设备的形变需求。石墨烯是开发柔性电子器件的理想材料。然而,传统的石墨烯加工技术大多涉及高温和化学溶剂,存在着成本高,工艺线路复杂和环境污染等问题,并不适合未来产业发展。激光直写（Laser direct writing,LDW）技术具有加工速度快,扫描面积大和空间分辨率高等优点,且无需掩模和后处理,在现代工业中广泛应用。最新研究表明,激光直写技术可以从氧化石墨烯、多种聚合物甚至天然材料中衍生出石墨烯,这无疑进一步提升了石墨烯基柔性电子器件的应用潜力。本文对现有激光直写技术制备石墨烯的前驱体进行了归纳分类,并详细介绍了相应的演变过程、加工原理及辅助加工设备,总结了基底转印、表面应变结构、剪纸拓扑结构这三种常见的柔性化制造策略,并重点阐述了其在超级电容器、传感器、纳米发电机和致动器等石墨烯基柔性电子器件中的最新应用,最后对其发展趋势及挑战进行讨论。     

基于氧化石墨烯的阻变存储器制备

阻变存储器是一种新型非易失性存储器,其在外加电场作用下可实现高阻态和低阻态之间的切换。存储器电极材料和活性层材料的选择及相互作用是实现器件阻变特性的主要因素。石墨烯是具有优良导电性和高延展性的二维材料,通过激光加工还原氧化石墨烯是高效获取石墨烯的极佳方法。传统存储器的制备过程复杂,不利于大规模加工制造。以金属金（Au）和还原氧化石墨烯（rGO）作为电极,氧化石墨烯（GO）作为阻变层进行器件制备,很好地实现了存储器的阻变功能。简单高效的制备方式为大规模、高集成化生产阻变存储器提供了参考。     

衍射光学器件的激光辅助制造

衍射光学器件DOE是基于衍射光学原理制成的微光学器件.采用类似于微电子加工手段的激光辅助制造技术--激光直写技术,可以制作具有高衍射效率的DOE.激光直写系统的性能,比如光强控制、坐标定位以及自动对焦等,直接影响制成器件的衍射效率.最后对曲面衍射光学器件激光辅助制造的关键技术进行了分析.     

衍射光学器件的激光辅助制造

衍射光学器件DOE是基于衍射光学原理制成的微光学器件.采用类似于微电子加工手段的激光辅助制造技术--激光直写技术,可以制作具有高衍射效率的DOE.激光直写系统的性能,比如光强控制、坐标定位以及自动对焦等,直接影响制成器件的衍射效率.最后对曲面衍射光学器件激光辅助制造的关键技术进行了分析.     

光学相干成像技术在激光加工过程实时监测与控制中的应用研究进展

激光加工技术,主要包括激光焊接技术、激光增材制造技术和激光减材制造技术,具有高加工质量、效率、无工具磨损等优点,在航空航天、生物医疗、通讯电子等领域应用广泛。随着产品精度与性能要求的逐渐提升,对激光加工的精度、效率及可控性提出了更高要求。因此,激光加工过程实时监测及调控成为当前的研究重点。相比于传统的光声热电传感监测,光学相干成像技术可以与激光束同轴耦合,从而直接获取激光加工结构的尺寸和形貌特征,具有高成像速度、高测量分辨率以及长测量范围等优点,被广泛应用于激光加工过程实时监测中。系统介绍了光学相干成像系统的基本组成、成像原理以及系统指标,在此基础上综述了光学相干成像技术在激光焊接、激光增材制造和激光减材制造实时监测与控制中的应用。最后,归纳了目前光学相干成像技术在激光加工过程监测中存在的不足和发展趋势,为激光加工过程实时监测与控制的研究工作提供了坚实基础和发展方向。     

激光直写氧化石墨烯可调光子筛

光子筛不受衍射极限限制且设计结构灵活，是一种新型衍射元件。相比于振幅型光子筛，相位型光子筛能量透过率更高，成像对比度更加尖锐，具有应用优势。然而，常见衍射光学器件面临加工复杂及难以调制等局限。石墨烯及其衍生材料具有良好的光电调制特性，被广泛用于衍射光学器件制备。利用激光直写技术可实现诱导还原氧化石墨烯，是一种简单高效的微纳加工技术。利用时域有限差分方法研究光子筛的衍射特性，并基于激光直写技术制备氧化石墨烯光子筛。通过不同激光功率加工可获得材料的折射率调制，器件实现了明显的焦距调制(1.62 mm)和聚焦效率的提高(13.6%)。该方法有望为实现可调制衍射光学元件提供简便、灵活的设计与制备手段。     

“基于激光诱导击穿光谱分析的冶金生产过程在线组分检测技术研究与开发”项目通过验收

2012年8月28日,由中科院沈阳自动化研究所承担的863计划先进制造技术领域现代制造集成技术重点项目“基于激光诱导击穿光谱分析的冶金生产过程在线组分检测技术研究与开发”通过了科技部组织的验收。     

浅谈激光熔覆技术研究进展

激光熔覆是一种新的表面改性技术,利用高能密度的激光束使基材表面的熔覆材料与薄层一起熔凝,形成冶金结合的添料熔覆层.综述了国内激光熔覆技术的研究状况,概括性地分析了激光熔覆技术研究热点,比如直接制造技术和激光修复技术的优点和面临的问题,并总结对比了钢基体和铝合金基体的激光熔覆常用工艺参数.由于激光熔覆的高成本限制了激光熔...     

基于聚合物光致膨胀的SED显示器电子发射源纳米缝阵列制造工艺研究

<正>项目负责人:邵金友(E-mail:jyshao@mail.xjtu.edu.cn)依托单位:西安交通大学项目批准号:510051781.项目简介表面传导电子发射显示器(SED)是液晶显示器和等离子显示器之后的下一代平板显示器候选技术之一,电子发射源纳米缝阵列成形则是SED显示器面板的核心制造工艺。本项目基于聚合物的光致分解理论,提出了采用紫外激光诱导薄膜定域膨胀开裂和激光大面积扫描的纳米缝阵列制造技术。将通过对激光脉冲作用下聚合物的膨胀行为和膨胀应变作用下电子发射     

汽车制造中激光焊接技术的应用及可行性建议

激光焊接技术是汽车制造行业领域中的一项重要的技术手段,它具有热影响区域小、焊接质量高、灵活性高以及适应性强等的显著性特点,对促进汽车制造行业领域的发展发挥着极其重要的现实意义。基于此,文章以激光焊接技术的工作原理与特点为出发点,探讨汽车制造中激光焊接技术的应用,并提出可行性建议,以供参考与借鉴。     

军用技术转民用推广目录(续)

正17高损伤阈值激光薄膜元件制造及产业化【技术开发单位】中国科学院上海光学精密机械研究所通过建立和优化光学元件机械加工、清洗、镀膜、检测技术,形成完善的高损伤阈值激光薄膜元件制备技术方案及生产流程线,从而完成高损伤阈值、优良光性质量和波面质量的激光薄膜元件制造产业     

激光熔覆成形技术的研究进展

激光熔覆成形技术是近年来发展起来的一种新型的先进制造技术.该技术将激光熔覆表面强化技术和快速原型制造技术相结合,具有成形零件复杂、结构优化、组织性能优良、加工材料范围广泛、柔性化程度高、能实现梯度功能和无模近终成形等独特优点,可广泛应用于复杂零件的直接制造和修复,具有广阔的应用前景.介绍激光熔覆成形技术的原理、特点和应用,从几种典型激光熔覆成形系统、成形零件组织性能研究、温度场数值模拟、成形过程检测与控制和成形过程残余应力和裂纹产生的原因及对策等方面对激光熔覆成形技术的研究进展进行综述,指出该技术存在的问题,并对其发展方向进行预测和展望.激光熔覆成形技术在硬件系统、工艺研究和熔池检测与控制等方面都取得了可喜的进步,但成形精度和裂纹仍然是该技术领域非常棘手的问题,有待进一步突破.     

激光技术在汽车工业上的应用

激光加工在制造和表面强化上的应用已经有多年的历史.激光加工技术在汽车上的应用具有很大的经济价值,但我国激光技术在汽车上的应用还很不广泛,尤其是激光拼焊板.文中基于激光拼焊、激光复合焊、激光熔铸、激光淬火和激光快速制造的介绍来说明激光技术在汽车上的应用具有非常广阔的前景.     

衍射光学器件的激光辅助制造

衍射光学器件 DOE是基于衍射光学原理制成的微光学器件。采用类似于微电子加工手段的激光辅助制造技术——激光直写技术 ,可以制作具有高衍射效率的 DOE。激光直写系统的性能 ,比如光强控制、坐标定位以及自动对焦等 ,直接影响制成器件的衍射效率。最后对曲面衍射光学器件激光辅助制造的关键技术进行了分析     

激光熔覆成形金属零件中微裂纹的减少和消除

激光熔覆成形技术是近年来发展起来的一种新的快速原型制造技术,该技术将快速原型制造技术和激光熔覆表面强化技术相结合,既保留了快速原型制造技术中能够快速制造复杂零件的特点,又具有成形零件性能优良、组织结构致密的优点,是快速原型制造技术中一个重要的发展方向.激光熔覆成形技术的一个亟待解决的问题是成形零件中的微裂纹问题,通过理论分析激光熔覆成形技术和激光熔覆表面强化技术之间的区别,找到了减少和消除激光熔覆成形金属零件中产生微裂纹的一个突破点,这就是激光熔覆成形中的基体材料.对多种基体材料及其预热温度和多种合金粉末材料进行了试验研究,重点研究基体材料对激光熔覆成形零件过程中微裂纹的影响,获得了激光熔覆成形的金属试样.通过理论分析和试验研究,得出以下结论在适当选择基体材料及其预热温度和合金粉末的条件下,完全能够减少和消除激光熔覆成形过程中产生的微裂纹.     

金属3D打印技术概述

3D打印技术是将原材料采用层层堆积法完成三维实体模型制造的技术.3D打印技术不需要刀具、模具就能够完成各种复杂零件的制造,有效简化了制造工序,提升了加工效率,因此在航空航天、工业制造、医学教育等众多领域得到广泛应用.目前,金属3D打印技术较为成熟的工艺有选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔融(SLM)、电子束熔融(E...