YSZ全陶瓷涂层加固薄板在激光辐照下的热响应

实验与数值模拟手段相结合,研究了YSZ全陶瓷涂层加固钛合金薄板在976 nm连续波激光辐照下的热响应。比较了不同功率密度下的温度历史曲线和表面形态。考虑主要换热因素,建立了样品温度场模拟的数值模型,根据实验后YSZ涂层未辐照区与辐照区的反射率测量结果描述了辐照过程中耦合系数的变化。结果表明:YSZ全陶瓷涂层对近红外波段激光具有良好的反射特性,显著提高了基材的抗激光损伤能力;激光辐照过程中耦合系数的变化对温度场有重要影响,耦合系数的变化可能与表面的微量烧蚀过程密切相关。     

激光熔覆FeSiB非晶涂层工艺及组织

以厚度2 mm的低碳钢为基体材料,采用脉冲激光将厚度约为25 mm的Fe-Si-B非晶带材熔覆在低碳钢基材表层。研究脉冲功率P、脉冲宽度T、脉冲频率F、光斑直径f等工艺参数对涂层表面成形、稀释率、组织结构和显微硬度的影响。研究结果表明,当P=18.4 W,T=3.2 ms,F=3.0 Hz,f=0.3 mm时,涂层成形良好、稀释率最低、结构致密,且与基材之间呈良好的冶金结合。随着脉冲功率增大,涂层越容易发生晶化,且晶化相α、涂层、Fe2B及Fe3Si的含量和种类均增加。随着脉冲功率增大,涂层厚度增大,但涂层显微硬度下降;涂层中部显微硬度值最高,可达1400 H V,远高于低碳钢基材的100 H V。     

308nm准分子激光辐照对TiO_2薄膜性质的影响

用308nm准分子激光辐照TiO2薄膜样品，对辐照前后的薄膜样品分别进行了XPS、XRD的对比测试和显微分析，确定了TiO2薄膜样品的性质变化是由于激光辐照使其表面快速升温熔化和快速降温凝固，导致了晶格中部分氧原子的缺位，引起了化学配比偏离。     

超音速激光沉积法制备Ni60涂层的显微组织及沉积机理

超音速激光沉积技术(SLD)是一种将激光辐照与冷喷涂相结合的新型涂层制备工艺,因其结合了激光技术和冷喷涂技术的优势,能够沉积冷喷涂难以沉积或不可能沉积的材料。利用超音速激光沉积技术在中碳钢基材上成功制备了Ni60涂层,并采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度测试等手段对涂层的沉积效率、显微组织成分、结合机理以及显微硬度进行了表征分析。研究结果表明:随着激光加热温度升高,涂层沉积厚度增加,表面球型凹坑逐渐减少;Ni60涂层保持了冷喷涂固态沉积的特征,显微组织结构以及相组成与原始粉末相一致;激光加热导致Ni60沉积层与基体间同时存在机械咬合与冶金结合;涂层的平均显微硬度为867 Hv0.3,比原始粉末提高8%~10%,沉积过程产生了冷作硬化。     

KrF准分子激光改性PTFE研究

分别在大气和氮气背景下将波长248nm的KrF准分子激光垂直辐照到聚四氟乙烯（册）材料的表面,并利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和拉曼光谱仪对辐照前后样品表面形貌及化学结构的变化进行比较分析。SEM测试结果表明激光照射后FIFE的表面出现孔状结构使得粗糙度明显增加,表面形貌的改变与激光照射到样品上的能量密度有较大关系。通过对照射前后的XPS谱进行比较,发现激光辐照使样品表面引入了极性的含氧基团并且照射后氟的含量明显减少。此外,通过Roman谱分析发现准分子激光照射后样品表面出现了C=C结构。     

Ni60激光熔覆工艺参量对涂层裂纹及厚度的影响

为了研究工艺参量对激光熔覆Ni60涂层裂纹及厚度影响,采用在45#钢基材表面熔覆Ni60合金粉末的正交试验方法,分析了影响裂纹产生的工艺参量的主次因素以及影响涂层厚度的主要因素,并对试验结果进行极差分析,获取了裂纹最少的最优工艺参量。结果表明,影响裂纹产生的主次因素为扫描速率＞送粉速率＞激光功率,裂纹最少的工艺参量为激光功率1400W,扫描速率4.0mm/s,送粉速率为1.0r/min,此时,在熔覆起始位置出现了一条短裂纹;对涂层厚度的影响程度主次因素为送粉速率＞扫描速率＞激光功率;经测量,熔覆层的硬度是基材的3.3倍,通过扫描电镜分析,涂层与基材形成良好的冶金结合,熔覆层晶粒组织均匀致密。该研究为Ni60合金粉末激光熔覆工程化应用提供了参考。     

几种不同涂层抗CO2激光损伤性能的实验研究

在连续CO2激光辐照下,对比测定了石墨、阳极氧化铝、国外某氧化铝及黑色微弧氧化铝涂层的抗激光损伤阈值和反射率,结果表明氧化铝的抗激光损伤性能优于石墨,损伤阈值可达16 kW/cm2;反射率测试结果表明微弧氧化铝对激光吸收大干阳极氧化铝,综合表明微黑色弧氧化铝涂层在激光功率计探头方面有一定的应用前景.     

聚氨酯黑漆的红外激光损伤机理研究

为研究有机漆涂层的激光损伤机理,利用红外连续波激光,开展了真空低温环境下聚氨酯黑漆涂层的激光辐照实验,并进行了扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,结合宏观现象、微观形貌分析对损伤等级进行了划分.结果表明,红外激光对聚氨酯黑漆的作用以热效应为主,损伤在宏观上表现为涂层色泽下降、颜色变化、烧蚀,微观上...     

激光熔覆钴基合金涂层的组织结构

利用5kWCO2连续激光器在16Mn钢表面进行激光熔覆钴基合金涂层，研究了激光覆合金涂层的显微组织形貌，相结构以及显微硬度。激光熔覆涂层可分为三个区域：熔化区（合金层）结合区及基材热影响区。合金涂层由γ-Co枝晶及其间的共晶组织组成，合金涂层的主要组成相为γ-Co和（Cr,Fe)7^C3。     

基于偏振光反射多点法测量薄膜参数

依据偏振光反射原理和多角度测量的多点拟合算法,实现了对薄膜材料折射率和厚度的精确测量。将高准直半导体激光入射到薄膜样品与空气分界面上,逐步旋转样品或改变样品表面的入射角,得到待测样品的反射率随入射角变化曲线。在曲线上取不同入射角处所对应的反射率,根据计算公式求解出多组薄膜厚度和折射率。利用已测量的多组反射率与求解出的薄膜参数相应反射率拟合后可确定出薄膜参数最优解。在求出的薄膜参数附近拓展一定范围再次拟合,可求出更精确的薄膜参数。基于此方法测量了SiO2薄膜的折射率和厚度,测量折射率误差不超过0.3%,厚度误差不超过0.07%。     

高功率连续波CO2激光辐照加载铝板的研究

对受拉、受压和扭曲加载的LY12铝合金板被连续CO2激光辐照后的热力机械响应、应力状态、变形及破坏等进行了研究,同时研究了各种不同加载形式下的激光辐照破坏的工艺参数范围,分析了激光辐照破坏区的微观结构。研究表明,在激光辐照和机械加载的联合作用下,激光辐照烧斑区产生部分熔化和凹陷,在辐照区的边缘产生裂纹和皱折,最终导致破坏。另外,还具体分析了几种试件的破坏特征。     

连续激光辐照硅太阳电池损伤特性的光束诱导电流表征

针对连续激光辐照硅太阳能电池的损伤特性,采用光束诱导电流(LBIC)成像方法进行表征,并对其毁伤特性进行了分析。首先采用波长为1 070 nm的连续激光聚焦在硅太阳能电池表面,诱导太阳能电池产生损伤,再通过LBIC系统扫描得到激光辐照区域的光电流分布图,进而分析太阳能电池的损伤情况。为了表征不同深度下太阳能电池的损伤情况,LBIC测量系统分别采用650 nm和980 nm波长激光作为探测光源。结果表明,1 070 nm连续激光辐照硅太阳能电池非栅线部位时,太阳能电池损伤首先发生在内部;随着功率密度的增加,在太阳能电池表面熔融前,电池内部已经产生了失效区域。当激光辐照太阳能电池栅线时,栅线会发生熔断,导致辐照位置远离电极引线一侧的光电流下降;严重时会使太阳能电池产生垂直于栅线的裂纹,使远离电极引线一侧的电池失效。该研究成果可为连续激光辐照太阳能电池损伤机理研究提供参考。     

在亚音速气流作用下连续激光辐照铝合金的穿孔效应

不同气流速度作用下激光辐照靶材的穿孔效应不同。实验研究了亚音速气流（0~0.7 Ma）环境下,1 070 nm连续激光辐照7075铝合金的穿孔效应。对铝合金中心点温度历史、穿孔时间、穿孔孔径以及表面形貌变化进行了分析,结果表明:在相同气流速度下,随着入射激光功率密度的增加,铝合金表面温升速度加快且最终熔融层所达到的平衡温度增大;铝合金的穿孔时间呈指数减小;孔径增大速率呈指数减小。在相同激光功率密度下,随着气流速度的增加,铝合金穿孔时间总体呈先增大后减小至平稳之后再增大的趋势;熔融物移除速度和气流的冷却作用这两方面共同导致在0.1 Ma附近出现最长穿孔时间,在0.3 Ma附近出现最短穿孔时间,0.6 Ma的穿孔时间与0 Ma的穿孔时间大致相等在5.5 s左右;随着气流速度增大冷却效应增强,在0.7 Ma之后铝合金并未出现穿孔。对流冷却导致熔融物快速冷凝,被移除的熔融物集中在气流的下游区域。     

大功率CO2激光切割的初步研究

本文作者应用2-3千瓦大功率连续CO2激光对2毫米厚的低合金钢板及5毫米厚的不锈钢板进行切割，研究了激光切割的工艺参数，并比较了非稳腔输出的单模和稳腔输出的多模切割的结果。     

三结太阳电池栅线对激光辐照中的传热影响研究

为了研究三结太阳电池表面的栅线在1 070 nm连续激光辐照过程中的传热影响机制,文中通过激光辐照过程中三结太阳电池实时的电致发光现象分析三结太阳电池的损伤情况,并建立三维锗基太阳电池模型,借助有限元分析软件COMSOL对连续激光辐照锗基太阳电池的温度分布进行仿真。结果表明:在连续激光功率密度为72.5 W/cm2、辐照时间为41 s时,三结太阳电池的顶电池出现轻微损伤,损伤区域首先沿着栅线分布。在锗基太阳电池的仿真模型中,电池的温度升高至1 318 K,栅线引起了三结太阳电池热量传递方向的各项异性,沿着栅线具有更高的热传导速率。仿真结果能够对实验现象给予合理的解释。     

激光消融对角膜细胞的影响

本文用计算机图像定量分析308nm准分子,193nm准分子和2.94μm Er∶YAG激光分别照射角膜后,角膜上皮细胞和内皮细胞的形态变化。结果表明:308nm激光对角膜上皮细胞有明显损伤;193nm对再生的上皮细胞无明显影响,而2.94μm对上皮细胞无影响。但若使用2.94μm激光能量密度过高或切削过深,则对内皮细胞有影响。     

镁/铝异种金属激光焊气孔形成原因研究

为了研究镁/铝异种金属激光焊接焊缝气孔的形成原因,对1.8mm厚AZ91镁合金和1.2mm厚6016铝合金板材进行了激光搭接焊试验。利用场发射扫描电镜及自带能谱仪,对镁/铝异种金属焊缝中存在气孔缺陷的平均区域、内部不同区域、周围区域以及母材的微观形貌与元素的分布情况进行了研究。结果表明,元素蒸发烧损、残留母材表面的氧化膜以及母材中存在的原始微气孔是镁/铝异种金属激光焊气孔产生的主要原因;采用添加材料激光焊接技术抑制元素蒸发烧损,焊前清除镁板和铝板上下表面的氧化膜,消除镁合金板材原始氢微气孔,是防止镁/铝异种金属激光焊气孔缺陷产生的重要措施。该研究对获得低气孔率镁/铝焊接接头及提高焊接质量是有帮助的。     

激光熔覆层微剪切性能的研究

利用微剪切试验原理对Fe-Cr-Ni合金和Fe-Cr-Ni-+N包MS2激光熔覆层、熔覆层与基材交界处以及热影响区进行了微剪切试验。结果表明:熔覆层的剪切强度大小依熔覆合金成分而定;熔覆层与基材交界处的剪切强度比热影响区高,并比某些合金的熔覆层高。这说明,激光熔覆工艺中的熔覆层与基材交界处不是传统观念上的薄弱环节。     

六种不同波长激光照射及光敏剂HpD对活体小鼠肿瘤表面漫反射率的影响

本文研究了激光波长及光敏剂对小鼠肿瘤表面的漫反射率的影响。实验采用一套积分球系统及三种激光器（Ａｒ＋激光器，Ｈｅ－Ｎｅ激光器，Ｎｄ：ＹＡＧ激光器）的六种波长的激光（４７６．５ｎｍ，４８８．０ｎｍ，４９６．５ｎｍ，５１４．５ｎｍ，６３２．８ｎｍ，１０６０ｎｍ），测定了注射光敏剂和没有注射光敏剂两组小鼠Ｓ１８０肉瘤表面的漫反射率，结果表明，注射光敏剂和没有注射光敏剂的小鼠肿瘤表面对六种激光的漫反射率无明显差异（Ｐ＞０．０５）；提示在激光光动力学疗法中，计算实际进入肿瘤组织的光剂量时，可以不考虑ＨｐＤ的影响。漫反射率随激光变化的曲线显示，在蓝光和红光范围内，肿瘤表面的漫反射率在５１４．５ｎｍ处有最小值，但总的来说，漫反射率的值变化不大；但在红外区的１０６０ｎｍ处，漫反射率值较大，提示在激光温热疗法中计算光剂量时，应考虑漫反射的影响。