激光驱动飞片加载金属箔板成形的加载机制

介绍了激光驱动飞片加载金属箔板成形的方法.采用激光驱动飞片的Gurney模型,计算得出功率密度0.64 GW/cm2时,10μm厚的铝飞片速度可达到250 m/s,碰撞压力为1.9 GPa,是约束模型下激光诱导压力的3倍左右.表明激光驱动飞片加载的成形能力显著高于激光直接冲击;采用LS-DYNA软件数值模拟了激光驱动飞片加载铝箔微成形过程,发现冲击载荷下飞片应力、速度变化的模拟结果与理论计算吻合度较好,验证了激光驱动飞片加载机制的正确性.     

激光驱动飞片微塑性温成形实验研究

提出了一种激光驱动飞片微塑性温成形方法,采用波长1064nm的Yd:YAG激光器进行了温成形实验,对T2紫铜成形件三维形貌进行观测,分析了温度(25℃,100℃,150℃,200℃)与激光能量(1020,1380,1690,1900mJ)对成形深度的影响;使用纳米压痕仪研究了成形件成形区域硬度变化规律,并对成形机理进行了初步分析。结果表明,激光驱动飞片微塑性温成形方法可以获得较好的综合性能:不仅可以提高紫铜温成形能力,而且可以适当增强冲击区域硬度。分析认为,激光驱动飞片微塑性温成形是激光驱动飞片冲击强化机制与温度软化机制相互竞争的结果。     

激光驱动复合飞片加载金属箔板的成形能力

激光驱动飞片加载金属箔板成形技术是一种新型微成形技术,其飞片的结构和性能是影响该技术成形能力和质量的主要因素之一。通过Spitlight 2000Nd:YAG激光器探究了复合飞片(主要由黑漆吸收层、聚酰亚胺隔热层和铝飞片组成)对激光驱动飞片加载金属箔板成形性能的影响。实验结果表明复合飞片能够增大工件的最大成形深度,同时工件形貌中心与模具中心的对中性更好,证明复合飞片在成形过程中对冲击波具有增压和均压作用,能够提高该技术的成形能力和质量。讨论了复合飞片提高成形能力和质量的原因,同时探究了激光能量和聚酰亚胺薄膜厚度对成形性能的影响。     

高稳定度大能量三波长脉冲激光系统研究

设计了一套高稳定度大能量输出的三波长Nd:YAG激光系统,用作激光清洗光源.该系统包括振荡级、放大级及后续波长切换系统.为解决激光棒热致双折射效应造成的输出能量下降和输出不稳定,在输出镜和激光工作物质之间插入λ1/4波片,并对波片的补偿效果进行了研究.结果表明:插入波片后振荡级输出能量提高了10％,稳定度明显提高.重复频率为10 Hz时,1064 nm激光经放大后单脉冲能量可达700 mJ,其单次通过倍频晶体BBO,得到532 nm激光的单脉冲能量为325.6 mJ,四倍频后得到266 nm激光的单脉冲能量为84 mJ.1h内测得的三波长激光输出能量不稳定度均小于0.6％.     

248nm准分子激光加工玻璃微通道的实验研究

为了提高玻璃微通道的加工效率及质量,采用248nm准分子激光加工玻璃微通道的新型加工方法进行了理论分析和实验验证,取得了不同激光参量下玻璃微通道的加工工艺数据。结果表明,激光加工玻璃微通道的刻蚀阈值为4.54103mJ/mm2;随着激光能量的增加,刻蚀深度近似成对数增长,经线性拟合得到刻蚀深度随激光能量变化的公式;随着脉冲频率的增加,刻蚀深度近似成线性增长,经线性拟合得到刻蚀深度随频率变化的公式;且通道底面粗糙度随激光能量及脉冲频率的增加,呈增长趋势;激光的能量在400mJ～600mJ、脉冲频率在4 Hz～7 Hz范围的组合激光参量可实现刻蚀率高、粗糙度小的微通道加工。这些结果对于合理选择激光参量、提高玻璃微通道的加工效率及质量是有帮助的。     

266nm纳秒固体激光在CH薄膜上打孔的工艺实验研究

为了研究266nm纳秒固体激光在CH膜上打孔的工艺规律和材料去除机理, 采用单因素控制变量的方法, 进行了单脉冲和多脉冲打孔的实验研究, 分析了266nm纳秒固体激光对CH膜材料的去除机理; 取得了激光脉冲能量、脉冲数量对孔径和孔深影响规律的数据。结果表明, 单脉冲打孔条件下, 当激光脉冲能量为0.014mJ时, 微孔直径和深度最小, 当激光脉冲能量为0.326mJ时, 微孔直径和深度最大, 孔径和孔深随着激光脉冲能量的增大而增大; 多脉冲打孔条件下, 当激光脉冲能量较低时, 激光对CH膜的单脉冲烧蚀率约为0.56μm/pulse, 当激光脉冲能量较高时, 激光对CH膜的单脉冲烧蚀率约为1μm/pulse, 孔径和孔深随着激光脉冲数量的增加而增大; 266nm纳秒固体激光在CH膜上打孔时的微孔形状规则, 大小均匀, 微孔周围无残渣、碎屑等抛出物, 边缘无热影响区, 可推断其材料去除机理主要为"光化学蚀除"。该研究对266nm纳秒固体激光加工CH膜的应用具有一定的参考意义。     

激光驱动飞片加载下基体/薄膜层裂微成形研究

为了满足微成形技术产业化的需求,讨论了一种新的微成形方法—激光驱动飞片加载基体/金属薄膜层裂微成形技术,结合激光辐照效应及波的反射规律阐述了层裂微成形原理;优化了基体/金属薄膜层裂工艺,并且根据能量守恒原理,估算了层裂片的应变率和激光诱导冲击波的峰值压力。结果表明,随着脉冲能量的逐渐增大,工件层裂现象不断明显,直到金属薄膜上最后出现与模板微结构相同的特征结构,但基体始终保持完好,未出现裂纹或变形。通过激光驱动飞片加载基体/金属薄膜实现层裂微成形是可行的。     

激光冲击铜箔飞片及其复合成形研究

提出了一种激光冲击形成飞片,进而驱动飞片直接成形工件的复合工艺。结合剪切模具,使用波长1064nm的Nd:YAG平顶型短脉冲激光束,在厚度为50μm的铜箔上冲击得到高质量飞片,利用高速飞片直接在成形模具上进行塑性成形,获得了具有良好成形效果的胀形件和环形剪切件。对激光冲击驱动飞片复合成形的机理和性能进行了探讨,并对实验过程中出现的现象及问题进行了初步分析。作为一种高效冲压成形方法,不仅拓展了激光微冲击成形技术的应用领域,也为激光驱动飞片加载金属薄板成形微结构等研究提供了参考。     

超快激光微加工表面瞬态温度的黑体辐射法测量

采用单脉冲飞秒激光辐照单晶硅片和铜板，在材料表面产生烧蚀，并激发黑体辐射光谱。利用ICCD在纳秒尺度对激光诱导等离子体的辐射光谱进行测量，使用最小二乘法将采集光谱与普朗克曲线进行拟合，并用有限差分热扩散模型对温度变化曲线进行拟合，证明了黑体辐射法测量飞秒激光加工材料表面激光诱导等离子体温度的有效性。采用单脉冲激光（中心波长1030 nm，脉宽184 fs,1 mJ单脉冲能量）分别加工单晶硅片和铜板表面，测量了纳秒尺度时间分辨的激光诱导等离子体温度。对于单晶硅片和铜板，测量到以零时刻为中心的平均温度分别为231000 K和226000 K，衰减弛豫时间分别为4.41 ns和2.97 ns。     

激光爆破脂质体微泡对视网膜母细胞瘤细胞增殖影响

目的:首次探讨激光爆破脂质体微泡造影剂的可行性,并研究其对视网膜母细胞瘤细胞增殖的影响.方法:利用激光在液体中的光声效应,采用Nd-YAG激光.将激光聚焦于脂质体微泡,按照不同的能量参数分组照射,通过DFY-Ⅱ型超声定量分析诊断仪检测微泡爆破率;台盼蓝染色及MTT法研究其对视网膜母细胞瘤细胞增殖影响.结果:激光可成功爆破微泡,不同单脉冲能量(5mJ、10mJ、15mJ)、照射总能量(125mJ、250mJ、500rnJ、750mJ)之间相比有统计学意义(P<0.05);不同激光微泡参数对视网膜母细胞瘤细胞增殖影响亦具统计学意义(P<0.05);结论:Nd:YAG激光能够成功爆破脂质体微泡,在合适的参数下,对视网膜母细胞瘤细胞增殖无明显影响.