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用数值计算技术和试错法确定金属材料表面对激光的吸收率

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金属学报 2001年第7期37卷 737-740页

作者：邹德宁雷永平梁工英苏俊义西安交通大学机械工程学院西安710049

提出了一种激光重熔条件下确定金属材料激光吸收率的方法．通过改变输出功率，控制试样表面状态，利用计算机数据采集系统对激光表面重熔的试样进行定点温度采集；按不同表面状态假定材料对激光的吸收率，采用经过验证的激光表面重熔数... 详细信息

提出了一种激光重熔条件下确定金属材料激光吸收率的方法．通过改变输出功率，控制试样表面状态，利用计算机数据采集系统对激光表面重熔的试样进行定点温度采集；按不同表面状态假定材料对激光的吸收率，采用经过验证的激光表面重熔数值模拟程序计算温度场并与实测结果对比，以试错法修正所假定的吸收率，确定了ＤＬ３１合金表面对激光的吸收率．与文献中实验得到的吸收率值较为接近．用所测吸收率值计算不同功率条件下试样定点温度的变化，与实测温度变化规律基本吻合．

关键词：激光表面加工吸收率数值计算试错法金属材料

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改善汽车发动机水封润滑性能的研究

流体机械 2017年第1期45卷 8-14页

作者：德永雄一郎井上秀行岡田健上村訓右山本雄二崔惠明李丹日本伊格尔工业株式会社日本东京日本九州大学日本福冈伊格尔博格曼中国上海200245 伊格尔机械密封(无锡)有限公司江苏无锡214000

从解决汽车发动机水封异响入手,分析了异响产生的原因,并通过密封理论和试验验证利用激光加工表面技术改善汽车发动机水封的润滑性能。

关键词：水封激光表面加工润滑性能

GCr15表面涂层与织构复合摩擦改性方法研究

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现代制造工程 2023年第5期 1-5页

作者：陈书童王文华丛建臣袁伟郭前建朱帅伦于洁山东理工大学机械工程学院淄博255049 天润工业技术股份有限公司威海264200

研究了表面涂层-织构复合改性对GCr15材料零件高速运转条件下摩擦磨损性能的影响及其减摩机理。首先在GCr15表面热喷涂厚度约30μm的巴氏合金涂层,然后采用皮秒光纤激光器在涂层表面加工凹坑织构。采用球-盘摩擦磨损试验机对改性表面进... 详细信息

研究了表面涂层-织构复合改性对GCr15材料零件高速运转条件下摩擦磨损性能的影响及其减摩机理。首先在GCr15表面热喷涂厚度约30μm的巴氏合金涂层,然后采用皮秒光纤激光器在涂层表面加工凹坑织构。采用球-盘摩擦磨损试验机对改性表面进行摩擦学测试,球试样和盘试样基体材料同为GCr15。研究发现,复合改性处理后GCr15盘试样表面微织构的毛刺硬度有所降低,与未经过复合改性处理的试件相比,复合改性表面的平均摩擦系数与体积磨损率明显降低;磨损检测结果显示复合改性表面试样产生的磨粒明显减少,磨损区域边界的塑性流动与磨粒磨损情况得到显著改善。GCr15材料表面经过复合改性处理后,织构加工质量和颗粒捕捉能力有了明显提高,从而使复合改性表面的摩擦学性能得到增强。

关键词：涂层激光表面加工微织构摩擦性能复合改性

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小孔提高微透镜成像

激光与光电子学进展 2007年第4期44卷 8-9页

作者：慢光(编译)

澳大利亚林茨约翰·开普勒大学的研究人员使用钛宝石激光器在单层镀金或者镀镍的无定形二氧化硅（SiO2）微球上烧蚀出了符合其要求的圆形小孔，这将使共焦显微镜与平行激光表面加工受益匪浅。

关键词：透镜成像小孔无定形二氧化硅钛宝石激光器激光表面加工共焦显微镜研究人员澳大利亚

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V形青铜金刚石砂轮激光径向整形研究

V形青铜金刚石砂轮激光径向整形研究

作者：熊学峰湖南科技大学

学位级别：硕士

青铜基金刚石砂轮作为超硬磨料砂轮的代表之一,是各类工程陶瓷、蓝宝石、硬质合金等硬脆材料进行表面精密/超精密磨削的关键手段。而V形青铜基金刚石砂轮是一类以金刚石为磨料、青铜合金为结合剂制备而成的超硬磨料磨具,其广泛应用于以... 详细信息

青铜基金刚石砂轮作为超硬磨料砂轮的代表之一,是各类工程陶瓷、蓝宝石、硬质合金等硬脆材料进行表面精密/超精密磨削的关键手段。而V形青铜基金刚石砂轮是一类以金刚石为磨料、青铜合金为结合剂制备而成的超硬磨料磨具,其广泛应用于以难加工材料为基体的高超精密设备上微V形沟槽阵列的磨削加工。虽然这类磨具的耐磨性能优越,而砂轮成形轮廓会随着磨削时长、磨削工况变化而变化,导致砂轮的工作面磨损,影响工件的成形质量。为提升磨削加工的效率、精度与质量,就必须定期对砂轮成形面进行精密整形。激光整形技术是一种极具优势的砂轮整形方法,它可适用于多种磨料、结合剂类型砂轮的整形。本文以实现V形青铜金刚石砂轮的高效可控激光整形为目标,采用理论分析与工艺实验相结合的研究方法,系统开展了对青铜金刚石砂轮材料的径向烧蚀去除规律研究、V形青铜基金刚石砂轮块的径向激光整形研究,具体的内容如下:1)提出了一种纳秒脉冲激光径向烧蚀表面的加工成形方法。通过建立烧蚀去除模型,分析了激光能量密度对材料烧蚀去除效果的影响机制,结合脉冲激光单轨迹烧蚀实验,获得了脉冲激光对青铜金刚石砂轮的烧蚀去除能量阈值为e=0.0438 m J。在此基础上,研究了脉冲激光分层烧蚀成形参数（激光功率、脉冲间距、扫描次数）对斜面成形深度特征、斜面截面形貌和分层烧蚀底面形貌的影响规律。2)由于脉冲激光在砂轮表面烧蚀引起的材料去除是每道单脉冲激光凹坑的耦合叠加,分析了不同空间位置下激光能量密度在砂轮上的分布规律,揭示了线间距对每层烧蚀去除均匀程度的影响规律。提出了一种基于纳秒脉冲激光在青铜金刚石砂轮上获得不同成形斜面的激光径向加工工艺新方法,通过数值计算,分析了高斯激光束与砂轮表面的空间关系,并探究了砂轮表面与高斯激光束的空间几何关系对于径向整形的影响规律,确定了填充扫描方案,填充区域长度为L=14mm。采用实验验证的手段揭示了入射角α对砂轮表面烧蚀去除深度影响规律,研究了不同激光功率（不同单位进刀量）和不同单位走刀量情况下的斜面成形规律。3)进行了V形青铜基金刚石砂轮的激光径向—切向组合整形,将径向整形和切向整形两种激光整形方法的高效率和高精度结合。对平行砂轮表面的多余材料进行了激光径向高效精确的去除,得到尖端角度为70°的V形青铜基金刚石成形砂轮。接着,通过轮廓提取,获取误差后确定了激光切向修整切深a=400μm,完成了V形成形砂轮的精密高效整形。最后对比了径向整形和径向—切向组合整形方法,发现组合整形后V形成形的轮廓精度更高,表面形貌获得了改善,揭示了脉冲激光径向—切向组合整形的成形规律。

关键词：激光径向修整激光表面加工 V形砂轮整形激光分层烧蚀

纳秒激光调控典型材料表面润湿性及其应用研究

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纳秒激光调控典型材料表面润湿性及其应用研究

作者：刘远方江苏大学

学位级别：硕士

润湿性是固体表面的重要性质之一。通过对自然界中动植物的研究与学习,各种具有特殊润湿性的固体材料被应用到自清洁、防雾/冰/霜、防腐蚀、防污染、水下减阻、油水分离等领域。激光与物质相互作用会诱导材料发生丰富的形/性变化,再加... 详细信息

润湿性是固体表面的重要性质之一。通过对自然界中动植物的研究与学习,各种具有特殊润湿性的固体材料被应用到自清洁、防雾/冰/霜、防腐蚀、防污染、水下减阻、油水分离等领域。激光与物质相互作用会诱导材料发生丰富的形/性变化,再加上该过程高度可控,因此,激光表面加工被广泛应用于功能表面的构建。表面润湿性调控即为其中之一。尽管激光表面处理已经被广泛应用于材料表面润湿性调控,但是仍旧有大量机理、规律和关键技术问题未解决,这导致激光调控材料表面润湿性并未实现真正的工程化应用。本文以304不锈钢和碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）这两种重要的工程材料为对象.,用纳秒激光调控其表面润湿性,探索相关机理和规律,为相关技术工程化应用提供科学依据。具体的研究内容与研究结果如下:在304不锈钢表面,使用纳秒激光构建微纳米级的粗糙结构,通过低温热处理的方法,使激光加工后的不锈钢表面的润湿性由超亲水状态快速转化至超疏水状态;在此基础上,将激光加工与低温热处理相结合,构建梯度润湿性表面。使用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、接触角测量仪等观察和表征304不锈钢表面的微观形貌、化学成分和接触角。用高速摄像机观察液滴在梯度润湿性表面的运动状态。实验结果表明:激光加工后,表面碳元素含量是影响表面亲疏水性的重要因素;对于304不锈钢,激光加工后通过200℃的短时热处理,可以促进表面碳元素含量发生快速变化,实现接触角的快速固化;合理设计具有接触角梯度的材料表面,可以实现液滴在其表面上的定向移动,进一步控制材料表面接触角梯度的分布,则可以控制液滴在其表面上的移动速度与移动距离。该研究成果可以用于微流控、水下减阻等工程领域。在CFRP材料表面,使用纳秒激光对其进行表面处理以调控其表面润湿性。采用不同的激光参数对CFRP进行处理,将处理后的试样进行胶接,测试其胶接强度,评价表面润湿性与表面粗糙度等因素对胶接强度的影响规律。使用扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量仪、光学轮廓仪分别观察并表征CFRP表面的微观形貌、接触角和表面粗糙度,使用万能电子试验机对胶接后的试样进行拉伸剪切实验,并与未处理的试样和机械处理（砂纸打磨）的试样进行对比分析。实验结果表明:采用不同的激光参数,可以去除CFRP表面的环氧树脂胶,调控其表面润湿性与表面粗糙度,进而改变其胶接强度;与未处理的CFRP试样相比,激光表面处理后的CFRP试样表面润湿性提高,表面粗糙度增加,胶接强度也增加;与机械处理试样相比,激光表面处理试样的表面润湿性和表面粗糙度均大于机械处理试样,但纳秒激光处理CFRP导致的热影响区对胶接区域附近有强度弱化作用,因此,本文中纳秒激光处理试样的胶接强度小于机械处理试样。由上述结果可见,碳纤维材料表面润湿性与表面粗糙度对胶接强度有显著影响,亲水性越强,粗糙度越大,则胶接强度越大,选择合适的激光加工参数可以有效调控CFRP胶接强度。该结果为CFRP胶接技术提供可靠的实验依据。

关键词：激光表面加工润湿性梯度表面结合强度

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碳化硼金属陶瓷的激光表面硬化

河南科技 1989年第6期 39-39,38页

作者：王战营

在现代科技中越来越广泛采用具有物理力学特性的高复合体材料。碳化硼及其金属陶瓷在某种程度上具有这些特性。高冲击韧性与其在具有高硬度制品层上形成相结合的方法是改善制品特性的可行方案。激光表面加工就是一种能使一系列现有材料... 详细信息

在现代科技中越来越广泛采用具有物理力学特性的高复合体材料。碳化硼及其金属陶瓷在某种程度上具有这些特性。高冲击韧性与其在具有高硬度制品层上形成相结合的方法是改善制品特性的可行方案。激光表面加工就是一种能使一系列现有材料具备这些特性的方法。现在研究用激光脉冲辐射的方法在 B_4C-AI 系列金属陶瓷的表面形成高硬度层的可能性。用脉冲热模压的方法能获得密度近似于理论值的样品,单位体积内铝含量在30%到50%的范围内变化。

关键词：碳化硼金属陶瓷激光表面加工

一种基于激光诱发原位化学反应的表面改性装置

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热加工工艺 2008年第6期37卷 21-21页

一种基于激光诱发原位化学反应的表面改性装置,属于激光表面加工装置技术领域。激光束经反光镜反射后通过真空室面板上的石英窗被聚焦到真空室内的样品台上;固定在底座上的运动控制装置带动样品台实现二维运动,样品台中埋有电阻丝;样品... 详细信息

一种基于激光诱发原位化学反应的表面改性装置,属于激光表面加工装置技术领域。激光束经反光镜反射后通过真空室面板上的石英窗被聚焦到真空室内的样品台上;固定在底座上的运动控制装置带动样品台实现二维运动,样品台中埋有电阻丝;样品台上方有两块极板;真空室面板上安装有针阀,真空室通过气管与气瓶相连;插板阀的下方依次连接有分子泵、电磁隔断阀和机械泵,

关键词：原位化学反应装置技术表面改性激光诱发激光表面加工二维运动样品台真空室