激光参数对陶瓷微孔加工质量的影响

为研究激光加工氧化铝陶瓷高质量微孔的成型工艺,采用皮秒激光自旋切割模式在0.3 mm厚的氧化铝陶瓷上加工直径为0.2 mm的微通孔。研究了激光加工参数(激光功率、离焦量、重复频率、打孔次数及扫描速度)对微孔质量的影响。试验结果表明,随着激光功率的增加,孔的入口、出口直径增大,入口、出口圆度和锥度呈现减小的趋势;随着扫描速度的降低,孔的锥度呈下降趋势;随着负离焦量的增大微孔锥度逐渐减小;重复频率的变化对微孔质量各性能指标影响不大。试验发现激光功率和离焦量是影响微孔质量主要因素。最终在功率为27 W、离焦量为-0.7 mm、扫描速度为400 mm/s、重复频率为100 kHz及打孔次数为10次时获得入口圆度为2.995μm、出口圆度为3.509μm及锥度为5.96°的高质量微孔。     

进给速度对高速走丝气中线切割加工的影响

研究了在大气和乳化液两种介质中，进给速度对高速走丝电火花线切割加工的影响。实验结果表明，气中加工的直线度好、放电间隙窄、加工速度(材料去除率)高。另外还发现，无论气中或液中加工时，进给速度都存在一个最佳的数值，使加工的粗糙度值呈现为最低值，同时加工速度值呈现为最高值。     

镍基高温合金喷油孔的飞秒激光精密加工

飞秒激光平面螺旋钻孔策略在灵活性、精度和工艺效率方面具有许多优势,可满足某型号航天发动机供油喷嘴直通孔的加工精度需求。因此,本研究采用飞秒激光平面螺旋钻孔方式,系统研究了激光功率、单层进给量、单层扫描时间、离焦量以及脉冲重复率之间的作用关系及对钻孔质量的影响。结果表明,离焦量对入口孔径的影响最为明显;对出口孔径和锥度影响较大的参数为功率以及进给量;对加工效率影响最大的参数为功率。根据上述影响规律进行调整,本实验成功在厚度为1.5 mm的GH3044板材上制备出孔径为390μm的通孔,出口入口孔径误差小于0.6μm、锥度小于0.5°。通过统计不同参数下微孔内壁粗糙度变化规律并以此对参数进行调整,有效地将孔壁粗糙度降低至Sa 0.6μm,满足工艺要求。孔壁形貌分析表明钻孔质量优良,随激光脉冲重复频率增加,孔壁附近组织逐渐粗化,但均无明显重铸层或热影响区,能够实现高精度微孔的相对“冷加工”。本研究为后续追求高雾化效果的异形孔的制备提供了理论依据。     

皮秒激光氧化铝陶瓷微孔加工工艺

陶瓷基复合材料因其优异的散热性能、绝缘性、热膨胀系数和物理硬度等,适用于大功率电力电子模块、航空航天和军工电子等领域,但由于在传统加工过程中易出现崩边、层间撕裂等缺陷,且无法实现微孔加工,限制了其应用.针对氧化铝陶瓷高质量微孔加工的需求,采用红外皮秒激光作为光源对氧化铝陶瓷进行了打孔试验研究,分析了激光功率、离焦量和扫...     

精密陶瓷的激光加工

陶瓷材料具有其他材料所没有的绝缘性能好、耐蚀、耐磨和导热等优良性能,广泛地用在电气、电子器件、机械零件和型材等上面。陶瓷是提高零件和产品性能不可缺少的材料,今后用途会更加广     

飞秒激光加工最新研究进展

飞秒激光作为一种先进的加工技术,以其"冷加工"、多光子非线性效应、突破衍射极限等特质可实现对任意材料由微纳到宏观尺度复杂三维零件的精密加工,在微纳和精密机械、微纳电子、微纳光学、表面工程、生物医学等领域展露了巨大的市场应用前景。文章重点针对近三年来飞秒激光刻蚀、切割、制孔、功能表面制备、体内加工和聚合加工的研究进展进行综述,并探讨了飞秒激光在与材料相互作用机制、加工精度、加工方式、加工对象等方面面临的机遇和挑战。     

飞秒激光微部件加工系统的软件设计

详细介绍了近年来发展起来的先进制造技术--激光快速成型技术;阐述了飞秒激光微部件加工系统的主要研究内容、硬件结构和主要选用的设备;叙述了上位机软件的主要模块及实现方法.该系统采用面向对象的编程方法,界面友好,操作简单,功能完善,模拟实验效果良好,具有较好的应用前景.     

改进的飞秒激光加工微型光波导方法

分析了垂直式加工中加工区域光强分布不对称的原因,从理论上总结出改进这种不对称的方法。在分析了仅引入单个透镜就能实现这一改进的可行性后,实验验证了这种改进方法。未改进之前加工出的光波导其端口两个方向直径之比为10:1,甚至更高;而改进后的比例则非常接近1:1。通过对光强不对称的改进,该方法有光路简单,无能量损失的优势。     

毫秒激光金属打孔的解析和实验

研究了用毫秒脉宽的长脉冲激光单个脉冲打深孔的成形过程和打孔速率.首先,由切割法得到了1 ms脉宽的Nd:YAG高斯激光对厚铝板打孔时孔的形貌,激光能量为7.9和28.9 J时,对应的孔深分别为1.849和2.975 mm.根据实验建立了轴对称模型,通过热传导方程得到了固相温度的解析解.然后,假设物质一旦熔融就离开孔,由...     

飞秒激光抛光CVD金刚石涂层表面

为了实现降低金刚石涂层粗糙度的目的,本文研究了飞秒激光功率,重复频率以及扫描速度对金刚石涂层表面粗糙度的影响,试验之后利用白光干涉仪检测抛光区域形貌以及粗糙度。试验结果表明：粗糙度随着功率的降低而减小,当功率降至100 mw以下时抛光后的粗糙度会随着功率的降低而略微的提高;重复频率对抛光后的粗糙度无显著影响;粗糙度随扫描速度的增大而减小,当扫描速度增加到1.6 mm/s之后,粗糙度会出现略微的升高。在功率100 mw,重复频率1 KHz,扫描速度1.6 mm/s的条件下,得到的粗糙度最低,约为0.14 μm,局部区域粗糙度可降至100 nm以下,并且抛光的区域相对于未抛光区域更具有致密性,基本上满足金刚石涂层低摩擦表面的要求。     

飞秒脉冲激光沉积类金刚石膜实验研究

期望用类金刚石膜作为硅的红外保护/增透膜,采用波长为800nm,脉宽50fs,重复频率1KH z的T i:Sapph ire飞秒激光器及石墨靶材在单晶S i片上沉积了约0.7μm~1μm厚的类金刚石膜(d iam ond-like carbon film s,DLC),获得了光滑致密,硬度显著提高,红外透过率有一定增加的样品。通过对薄膜拉曼光谱和X射线光电子能谱等的测试,发现单脉冲能量在0.4m J~1.6m J范围内变动时,单脉冲能量0.8m J获得的类金刚石膜综合性能最佳,其对应的焦斑功率密度计算值为1.4×1014W/cm2。     

飞秒激光多次聚焦在并行加工中的应用研究

飞秒激光的并行加工多是利用分光元件先分光再加工,在实际应用中,这种方法无法对加工出的平行结果进行灵活的控制。本文通过控制飞秒激光在介质中的多次聚焦,实现微光波导的并行加工,总结出影响加工的控制因素,并且对这种加工方法的机理和控制因素作了理论分析。由于不依赖分光元件,该方法对并行加工的控制相对灵活。对于飞秒激光的并行加工,该方法提出了一个值得发展的方向。     

紫外飞秒激光泵浦氮气离子相干辐射

氮气分子在不同波长（中红外、近红外、紫外）强场飞秒激光的泵浦下,其分子离子在传播前向能够发出具有良好相干性的可见光波段的窄带辐射。在400 nm紫外飞秒激光的激发下,波长为428 nm和423 nm的相干辐射受到的关注较少,物理性质尚不明确。本研究对该辐射的偏振性质、气压和泵浦激光能量依赖关系进行了系统的测量。实验发现,该辐射的偏振与线偏振泵浦激光的偏振态保持一致,辐射强度随着气压和泵浦激光能量呈现出非线性的增加。利用基于密度矩阵的强场电离和能级耦合模型,对氮气分子在强场中的电离和相关离子能级在强场作用下的耦合进行了数值模拟研究。结果表明,在较大的激光强度范围内,氮气离子上能级$ {\mathrm{B}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{u}}^{+} $和其离子基态$ {\mathrm{X}}^{2}{\mathrm{\Sigma }}_{\mathrm{g}}^{+} $之间,对应428 nm和423 nm的振动态之间总是能够形成粒子数反转,而且该反转对于激光参数具有鲁棒性,与实验观测结果一致。     

电磁振动给料器给料速度的研究

针对电磁振动给料器在输送不同性质物料时存在调整困难的问题,将物料滑移和抛掷理论应用到电磁振动给料器的设计与调整中,开展了电磁振动给料器力学模型分析,提出了根据振幅选择合适工作点的方法,在对物料受力情况进行分析的基础上,着重研究了振幅与物料运动方式之间的关系,并建立了物料的运动方程,通过求解方程得到了物料在正向滑移、正反向滑移和抛掷等3种供料方式下的平均速度与振幅之间的关系。研究结果表明,电磁振动给料器的振幅不仅决定物料的运动方式,而且对送料速度也有很大影响。     

0Cr18Ni9不锈钢箔的飞秒激光烧蚀

利用飞秒激光对厚度为20 μm的0Cr18Ni9不锈钢箔进行了表面烧蚀、微细切割等试验,并研究了不锈钢箔的烧蚀特性。首先,根据烧蚀区域的直径和脉冲能量的关系,得到了0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值,并估算了飞秒激光的束腰半径。然后,对飞秒激光切割不锈钢箔的边缘进行金相观察并测试了切割试件的电阻率,以确定飞秒激光切割对不锈钢箔的热影响。最后,对切割试件进行X射线衍射分析(XRD),以确定飞秒激光切割对不锈钢箔物相组成的影响。实验结果表明:飞秒激光的束腰半径为10.416 μm;厚度为20 μm的0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值为0.455 J/cm²;飞秒激光切割后试件的金相组织处于回复阶段,因此金相组织不会产生明显变化;飞秒激光切割后不锈钢箔的物相组成没有变化,但物相的相对含量发生了改变。     

基于飞秒激光的可运动微结构加工与旋转驱动

微驱动技术由于驱动方式的多样性和应用的广泛性,在近年来受到了越来越多的关注。本文提出一种利用飞秒激光同时实现微结构加工和旋转驱动的技术。利用双光子聚合加工直径20~30μm的微转子结构,然后结合空间光调制器调制出带有光学轨道角动量的光场,实现对微转子结构的旋转驱动,并获得了40 r/s的转动速率。详细介绍了利用飞秒激光直写技术加工可运动微转子结构的实验过程与优化参数,利用空间光调制器生成了不同拓扑荷的涡旋光,研究了其传播与聚焦特性,并用于驱动转子的顺、逆时针旋转运动。这种可控光学驱动技术在微流控、光镊技术、靶向药物运输、细胞动态行为等领域具有广阔的应用前景。