原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。     

原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层研究

采用预涂激光熔覆技术,在A3钢表面制备原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层.使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能.结果表明,在适当工艺条件下,熔覆层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合.熔覆层底部组织为包含Cr,Fe的碳、硼化物的γ(NiFe)树枝晶结构.熔覆层中上部组织为先共晶析出、规则排列的Cr3C2杆状相和CrB颗粒相分布在Fe2C/γ(NiFe)共晶基体中.由于Cr3C2-CrB复合强化相的原位生成且均匀弥散分布在基体中,使得熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV     

强化核阀密封面的NOREM02激光熔覆层性能研究

选用无钴NOREM02铁基粉末在不锈钢基体上进行激光熔覆。对在不同工艺参数下熔覆层形貌、微观组织及显微硬度进行观察和测试,并进行了物相分析。采用静态浸泡法对NOREM02铁基激光熔覆层的耐腐性进行研究,并与Stellite6钴基熔覆层和不锈钢基体对比。结果表明:NOREM02铁基粉末在优化的激光熔覆工艺参数下,可获得表面连续光滑,宽度和厚度均匀的熔覆层。该熔覆层组织致密,晶粒细小,结合区牢固,显微硬度600 HV0.5以上,具有强韧两相组成(奥氏体和M7C3)的微观特征。在10%H2SO4和10%NaC l溶液中铁基熔覆层抗腐蚀性能接近钴基熔覆层。     

镀铜石墨对机床导轨用锡基巴氏合金熔覆层组织及磨损性能的影响

为提高锡基巴氏合金的自润滑性能和耐磨性，将镀铜石墨(Cu-Gr)粉与锡基巴氏合金粉末混合，采用激光熔覆的方法在20钢基体表面制备锡基巴氏合金自润滑复合熔覆层。结果表明，激光熔覆后，通过铜包裹的石墨在复合熔覆层中仍以单质的形式存在；Cu-Gr/巴氏合金复合熔覆层均匀致密，表面无裂纹、气孔等缺陷。熔覆层主要由α-Sn固溶体相、硬质点相SnSb和Cu₆Sn₅相组成。由于镀铜石墨的添加，复合熔覆层的组织明显细化。复合熔覆层的显微硬度约为43.19 HV,相较于巴氏合金熔覆层提高了27%。由于显微硬度的增加和石墨的自润滑性能，复合熔覆层的摩擦系数和磨损率均有下降，分别为0.359和1.36×10^-6 mm/(N^-1·m^-1)。Cu-Gr的添加能有效改善巴氏合金的自润滑性能和耐磨性能。     

激光原位熔覆制备TiC/TiB硬质陶瓷复合涂层

采用5 kW横流CO2激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC与TiB2混合粉末,制备出了组织细密、无裂纹与气孔的TiC/TiB复合陶瓷涂层.采用扫描电镜(SEM)、能量散射X谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)以及HXD-1000B显微硬度计,分析了熔覆层的显微组织形貌、成分与物相结构,测试了激光熔覆层的显微硬度.结果表明,激光熔覆原位制备的TiC/TiB复合涂层与基体呈冶金结合,熔覆层组织呈现出由表层十字形花瓣状TiC组织到结合区致密小颗粒TiC组织分布变化的特点.同时,熔层中有大量的纤维状TiB组织填充在十字形花瓣状组织与颗粒状组织之间,且纤维组织从熔覆层表层到结合区逐渐增加.熔覆层的显微硬度值最高可达1240 HV0.2,为基体的3.5倍.     

激光熔覆汽轮机转子表面涂层的显微组织研究

针对激光熔覆再制造汽轮机转子轴颈,采用2 kW半导体激光器进行同轴送粉的激光熔覆Fe基合金试验,并在激光熔覆过程中对加工点附近的温度进行监控。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能量色散谱仪(EDS)研究了熔覆层的显微组织形貌、相结构与成分。结果表明,激光熔覆加热集中,检测部位的最高温度未超过70 ℃,整个修复过程平稳。Fe基合金熔覆层组织均匀、致密,与基体冶金结合,没有微观裂纹与气孔等缺陷。熔覆层组织主要为(Fe、Cr、C)合金与CrC两相。熔覆层的组织主要为典型的过饱和固溶体枝晶与枝晶间多元碳化物共晶组成,激光熔覆层与基体熔合过程中产生了元素互渗。     

Inconel 738激光熔覆层的裂纹控制方法

针对镍基高温合金激光熔覆过程中覆层极易产生裂纹的问题,在高温合金K438基体上激光熔覆Inconel 738合金粉,研究了熔覆层的开裂机理以及裂纹控制方法。裂纹由靠近基体端的过渡层产生并扩展到熔覆层,具有典型的沿晶特征,裂纹的形成主要与熔覆层中的热输入和低熔共晶相有关。从减少激光熔覆层中的低熔共晶相出发,通过优化激光熔覆工艺参数、添加适量Y2O3以及对基体进行同步冷却,可在一定程度上减少甚至避免熔覆层裂纹的产生。     

原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基激光熔覆层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在A3钢表面成功制备出原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强的镍基复合涂层.使用扫描电镜(SEM),EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基复合涂层与基材呈冶金结合.熔覆层底部组织为定向生长的γ(Ni)树枝晶,熔覆层中、上部组织为大量先共晶析出的VC-VB-B4C颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(Ni)基体中.熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31350)和良好的耐磨性,其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3.熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量VC-VB-B4C复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀分布.     

多层激光熔覆对30CrMnSiNi2A高强钢组织与性能的影响

在30CrMnSiNi2A高强钢基体上进行多层激光熔覆,研究各层熔覆热循环对基体组织与力学性能的影响。结果表明:在组织方面,熔覆盖面层时均对基体重新淬硬,由于已沉积熔覆层会吸收激光热量,故基体淬硬深度会随着层数的增加而逐渐减小,淬硬深度减小至对基体不能完全奥氏体化时,出现了不完全淬硬现象;继续增加熔覆层数,熔覆层不再重新淬硬基体,产生了回火作用。多层熔覆时每一层均对基体有回火作用,随着层数的增加,基体马氏体板条束间残余奥氏体首先分解,接着碳化物逐渐析出,马氏体板条粗化变宽、块状化,直至板条状马氏体特征消失,完全转变为索氏体组织。在力学性能方面,随着层数增加,基体热影响区试样变化趋势为抗拉强度逐渐降低、冲击韧性逐渐升高。由于激光快速加热,首层熔覆对基体回火残余奥氏体分解不明显,次层或后续层熔覆对基体残余奥氏体产生明显的分解作用,故残余奥氏体相减少,造成拉伸延伸率、冲击韧性均略有降低。随着熔覆层数增加,基体热影响区拉伸延伸率增加,拉伸断裂沿高温回火区启裂、扩展;熔覆层数继续增加,直至对基体产生不完全淬火时,拉伸断裂可分别在不完全淬火区、高温回火区多点启裂、扩展,拉伸塑性变形协调性下降,造成基体热影响区试样延伸率显著下降。     

Y2O3对40Cr钢激光熔覆层组织性能影响

研究了Y2O3对40Cr钢表面激光熔覆镍基合金层显微组织、相结构以及性能的影响.结果表明,加入Y2O3的镍基激光熔覆层显微组织细小、均匀,且不出现微裂纹.熔覆层形成的物相有γ-(Fe,Ni)、Cr23C6、Cr2B、Fe2Be相等.与纯镍基熔覆层相比,加入Y2O3的镍基熔覆层显微硬度、耐磨性和耐蚀性均有较大程度提高.     

激光熔覆WF218合金粉末的研究

本文对激光熔覆用WF—218合金粉末的激光熔覆工艺和熔覆层组织、性能进行了研究,获得了WF—218钴基合金粉末激光熔覆层厚度和宽度与最小比能量关系曲线和熔覆层的性能数据,为用户选择和使用激光熔覆WF—218合金粉末和在气门等产品上应用提供了依据。     

超短激光制备单晶硅光栅结构的热积累效应和实验研究

针对超短激光辐照单晶硅材料制备光栅结构存在表面裂纹的缺陷,采用双温模型数值模拟出热积累效应,并且实验验证不同加工参数下制备的单晶硅表面光栅结构的表面质量。数值模拟出不同超短激光功率下电子温度和晶格温度的变化规律,通过调节不同的加工参数制备出单晶硅表面光栅结构沟槽,采用超景深三维显微镜对其表面形貌分析。结果表明:当超短激光的输出功率增大时,激光热驰豫时间变大,增大了非平衡状态下激光的烧蚀强度。单晶硅表面的不平整凹坑造成超短激光的反射和散射,从而使得烧蚀后存在凹坑,造成单晶硅表面的损伤溶蚀。当加工速度和加工次数一定时,增大激光的输出功率可以提高超短激光制备光栅结构的加工效率,但过大的激光功率反而造成光栅结构沟槽两侧出现溶蚀凹坑。     

激光微细熔覆快速制造厚膜热敏传感器的研究

采用激光微细熔覆技术，利用钌系厚膜热敏电阻浆料，在质量分数为96％的Al2O3陶瓷基板上成功地制作出热敏电阻器。热敏电阻图形的极限线宽线距能达到60 μm。元件的电阻温度特性(TCR)值为2.33×10-3 /℃，热响应时间2.3 s,线性度达到0.6 ℃，有着良好的重复性、热稳定性和迟滞性。通过实验得出了激光处理工艺中参数对元件性能的影响规律。对所制作热敏电阻元件的各项电性能进行测量，并与传统工艺制作的元件进行了比较，测试结果证实新工艺制作的元件具有相对优良的特性，有较强的实用前景。     

XeCl Excimer laser annealing used in the fabrication of poly-Si TFT's

Mo-gate n-channel poly-Si thin-film transistors (TFT's) have been fabricated for the first time at a low processing temperature of 260°C. A 500-1000-A-thick a-Si:H was successfully crystallized by XeCl excimer laser (308nm) annealing without heating a glass substrate. TFT's were fabricated in the crystallized Si film. The channel mobility of the TFT was 180cm²/V.s when the a-Si:H was crystallized by annealing with a laser having an energy density of 200 mJ/cm². This result shows that high-speed silicon devices can be fabricated at a low temperature using XeCl excimer laser annealing.     

飞秒激光双光子聚合加工微纳结构

针对微/纳机电系统（MEMS/NEMS）零部件加工制造难题,研究具有亚衍射极限空间分辨率的飞秒激光双光子聚合加工方法,搭建钛蓝宝石飞秒激光微纳加工系统,对液态聚合物材料进行飞秒激光双光子聚合加工工艺试验研究。结果表明:随着激光功率的降低,单个固化点的尺寸减小,加工分辨率提高;扫描步距减小,所加工工件的表面粗糙度数值减小,但加工效率降低。基于CAD软件设计出微米墙和纳米线构成的三维微纳结构,利用飞秒激光双光子聚合加工得到该三维微纳结构实物,通过优化工艺参数加工出直径小于100 nm的纳米线,从而证明飞秒激光双光子聚合加工方法为微/纳器件的制造提供了一种有效方法。     

利用飞秒激光直写技术制备钙钛矿微盘激光器

利用溶液法制备的钙钛矿微/纳米晶虽然可以得到性能良好的微型激光器,但是其所需生长周期较长且缺乏重复性.为了解决这一问题,提出了利用飞秒激光直写技术制备高重复性钙钛矿微盘激光器的新方法.首先使用双源共蒸的方法在石英玻璃衬底上沉积FAPbI3钙钛矿薄膜,然后采用飞秒激光直写技术在FAPbI3钙钛矿薄膜上制备不同直径的微盘激...     

Two-step fabrication of thin film encapsulation using laser assisted chemical vapor deposition and laser assisted plasma enhanced chemical vapor deposition for long-lifetime organic light emitting diodes

A thin film encapsulation layer was fabricated through two-sequential chemical vapor deposition processes for organic light emitting diodes (OLEDs). The fabrication process consists of laser assisted chemical vapor deposition (LACVD) for the first silicon nitride layer and laser assisted plasma enhanced chemical vapor deposition (LAPECVD) for the second silicon nitride layer. While SiN_x thin films fabricated by LAPECVD exhibits remarkable encapsulation characteristics, OLEDs underneath the encapsulation layer risk being damaged during the plasma generation process. In order to prevent damage from the plasma, LACVD was completed prior to the LAPECVD as a buffer layer so that the laser during LACVD did not damage the devices because there was no direct irradiation to the surface. This two-step thin film encapsulation was performed sequentially in one chamber, which reduced the process steps and increased fabrication time. The encapsulation was demonstrated on green phosphorescent OLEDs with I–V-L measurements and a lifetime test. The two-step encapsulation process alleviated the damage on the devices by 19.5% in external quantum efficiency compared to the single layer fabricated by plasma enhanced chemical vapor deposition. The lifetime was increased 3.59 times compared to the device without encapsulation. The composition of the SiNx thin films was analyzed through Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). While the atomic bond in the layer fabricated by LACVD was too weak to be used in encapsulation, the layer fabricated by the two-step encapsulation did not reveal a Si–O bonding peak but did show a Si–N peak with strong atomic bonding.     

飞秒激光加工对熔覆层侧壁粗糙度的影响

针对熔覆成型件表面粗糙的难题,提出了在成形过程中对熔覆层侧壁进行飞秒激光精密加工的方法,重点研究了精密加工过程中飞秒激光的能量密度、能量分布、光斑重叠率对熔覆层侧壁粗糙度的影响规律,结果表明:当焦平面处飞秒激光的能量为高斯分布,加工得到的熔覆层侧壁表面粗糙度Ra 3 m时,激光能量密度介于0.12~0.34 J/cm2之间;当能量为平顶分布并且加工后熔覆层侧壁表面粗糙度Ra 3 m时,最佳能量密度范围为0.13~0.66 J/cm2;同等参数条件下,平顶能量分布激光加工得到覆层侧壁粗糙度小于能量高斯分布时的粗糙度数值。熔覆层侧壁粗糙度随光斑重叠率的增加先减小后增大,实验获得的最佳重叠率范围为78%~85%。     

利用飞秒激光和纳秒激光脉冲加工金刚石

分别利用脉宽在40 fs 和5 ns 的飞秒及纳秒激光脉冲加工了钎焊在不锈钢底板上的金刚石阵列.通过测量加工区域面积和入射激光功率的关系推断出了飞秒和纳秒激光脉冲加工金刚石材料的阈值.实验结果表明,相比于纳秒激光加工,利用飞秒激光加工金刚石的阈值更低.也利用显微镜比较了利用不同种类光源加工金刚石后加工区域的形貌.研究结果证明了利用飞秒激光加工金刚石相比于纳秒激光更为有效.     

Laser Direct Writing of Conductive Silver Film on Polyimide Surface from Decomposition of Organometallic Ink

Laser direct writing of organometallic ink to manufacture silver films was investigated by using a continuous-wave, Yb-doped fiber laser beam at a wavelength of 1071 nm. The organometallic ink consisted of an organometallic silver complex and a carrier vehicle, which was prepared by reaction of silver oxide with ammonium carbamates in methanol. The organometallic silver decomposed at a laser power of 0.1 W. The electrical resistivity values of silver conductors that were fabricated at a laser power of 0.5 W were about four times that of bulk silver. The morphology and electrical properties of the silver film were observed to be controllable as a function of laser processing parameters. The fabricated silver film exhibited excellent adherence to the polyimide substrate surface according to evaluation using the peel-off testing method.