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CaB6对激光熔覆生物陶瓷涂层组织和生物学性能的影响

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材料导报 2020年第10期34卷 10030-10034页

作者：施佳鑫朱卫华朱红梅陈志勇刘晋京史新灵王新林南华大学机械工程学院衡阳421001 南华大学电气工程学院衡阳421001 南华大学超快维纳技术与激光先进制造湖南省重点实验室衡阳421001

为了提高医用钛合金表面激光熔覆羟基磷灰石(HA)涂层的植入稳定性和生物活性,将HA与CaB 6粉末充分混合,采用激光熔覆工艺制备了含硼元素的生物陶瓷涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学腐蚀和体外模拟体液(SBF)浸泡实验,... 详细信息

为了提高医用钛合金表面激光熔覆羟基磷灰石(HA)涂层的植入稳定性和生物活性,将HA与CaB 6粉末充分混合,采用激光熔覆工艺制备了含硼元素的生物陶瓷涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学腐蚀和体外模拟体液(SBF)浸泡实验,对涂层的物相组成、组织形貌、耐腐蚀性和生物活性进行了研究。结果表明,添加CaB 6后熔覆层中产生了物相B 2O 3和CaB 2O 4,同时熔覆层中部组织呈现有序分布的二次枝晶;腐蚀电位下降了294.46 mV,电流密度是未添加CaB 6的4.28倍;在体外SBF浸没实验中,添加CaB 6后,涂层表面沉积的磷灰石均匀分布,浸泡7 d后,形成的矿化磷灰石沉积量最大,涂层表现出较强的矿化作用。CaB 6的添加可以细化晶粒,显著提升生物陶瓷涂层的耐腐蚀性,加强涂层表面的矿化能力。

关键词：激光熔覆六硼化钙(CaB6) 生物陶瓷涂层耐腐蚀性能生物活性

掺杂低含量SiO2对激光熔覆CaP生物陶瓷涂层性能的影响

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红外与激光工程 2019年第6期48卷 341-347页

作者：刘均环朱卫华朱红梅施佳鑫管旺旺陈志勇何彬王新林南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 南华大学电气工程学院湖南衡阳421001 超快微纳技术与激光先进制造湖南省重点实验室湖南衡阳421001

为提高医用TC4钛合金表面熔覆羟基磷灰石(HA)涂层的植入稳定性和生物活性,采用激光熔覆方法制备出不同含硅量的CaP生物陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了熔覆层组织形貌和物相组成。结果表明:添加SiO2(1wt.%、... 详细信息

为提高医用TC4钛合金表面熔覆羟基磷灰石(HA)涂层的植入稳定性和生物活性,采用激光熔覆方法制备出不同含硅量的CaP生物陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了熔覆层组织形貌和物相组成。结果表明:添加SiO2(1wt.%、3wt.%)后形成Ca2SiO4相,熔覆层中部组织细化。通过电化学腐蚀和体外SBF浸泡实验研究了SiO2含量对涂层耐腐蚀性和生物活性的影响。电化学腐蚀结果表明:随着SiO2含量的增大,涂层表面腐蚀电流密度逐渐减小;体外SBF浸泡结果表明:添加SiO2可以加快涂层表面类骨磷灰石的形成,其中,添加SiO2为1wt.%时涂层表面类骨磷灰石呈均匀分布。因此,低含量SiO2可以提高生物陶瓷涂层的耐腐蚀性和生物活性。

关键词：激光熔覆 TC4钛合金 SiO2-HA涂层耐腐蚀性能生物活性

基于C3对称性破缺的多重法诺共振与光学传感

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激光与光电子学进展 2023年第9期60卷 371-377页

作者：张景朝罗晓清徐晓峰骆又麟朱卫华陈志勇王新林南华大学电气工程学院超快微纳技术与激光先进制造湖南省重点实验室湖南衡阳421001 南华大学机械工程学院湖南衡阳421001

数值研究了由同心C3型孔和圆环孔单元结构组成的复合超表面在近红外波段内的表面等离子体三重法诺共振效应与光学传感现象。研究结果表明,通过改变C3单元结构的对称性破缺不仅能够诱导产生可调的多重法诺共振效应,还能构建基于该效应的... 详细信息

数值研究了由同心C3型孔和圆环孔单元结构组成的复合超表面在近红外波段内的表面等离子体三重法诺共振效应与光学传感现象。研究结果表明,通过改变C3单元结构的对称性破缺不仅能够诱导产生可调的多重法诺共振效应,还能构建基于该效应的自参考光学传感。此外,通过改变圆环单元结构的内半径能够实现基于法诺凹陷深度的辐射监测传感。该研究为设计紧凑、可调谐的法诺共振光子器件提供了新的视角,同时可将周期性亚波长金属纳米结构扩展至生物传感和光通信领域的相关应用。

关键词：光电子学表面等离子体光子学表面等离子体光学传感和传感器

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UO_(2)陶瓷芯块-316Ti不锈钢复合结构激光切割温度场仿真研究

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激光与光电子学进展 2021年第17期58卷 326-335页

作者：史新灵肖魏魏宋妮妮陈志勇王湘江王新林南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 超快微纳技术与激光先进制造湖南省重点实验室湖南衡阳421001 南华大学电气工程学院湖南衡阳421001

为了研究激光切割UO_(2)陶瓷芯块-316Ti不锈钢复合结构温度场的分布,考虑了材料的热物性参数与温度的关系,运用ANSYS有限元软件模拟了该复合结构的激光切割过程,通过ANSYS的Fluent模块实现激光热源C语言程序的UDF加载与编译。研究了不... 详细信息

为了研究激光切割UO_(2)陶瓷芯块-316Ti不锈钢复合结构温度场的分布,考虑了材料的热物性参数与温度的关系,运用ANSYS有限元软件模拟了该复合结构的激光切割过程,通过ANSYS的Fluent模块实现激光热源C语言程序的UDF加载与编译。研究了不同激光切割工艺参数下的温度分布云图,结果表明:温度分布主要呈现为类彗尾状;最高温度集中在切割热源中心处,工件表面的最高温度随着激光功率的增加和切割速度的降低而升高;当激光功率过小或切割速度过大时,工件会因热量输入不足而切不透;当激光功率过大或切割速度过小时,切缝会因材料熔化区域变大而变宽。仿真结果可以对实际切割过程的工艺参数优化提供参考。

关键词：激光技术激光切割 UO_(2)陶瓷芯块-316Ti不锈钢复合结构温度场切割工艺参数

基体预热对激光熔覆制备M2钢熔覆层表面硬度均匀性的影响

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中国激光 2024年第20期51卷 88-102页

作者：刘立培陈皓杨仁人林英华彭龙生彭宇霄王新林南华大学机械工程学院超快微纳技术与激光先进制造湖南省重点实验室湖南衡阳421001 湖南力方轧辊有限公司湖南衡阳421681 湖南省高耐磨合金材料先进制造工程技术研究中心湖南衡阳421681

研究了基体预热对M2钢熔覆层表面硬度均匀性的影响,利用数学标准差方法表征了熔覆层表面硬度均匀性。结果表明:基体预热前,熔覆层表面凸起明显,组织结构为柱状晶和等轴晶混合组织,表面显微硬度极差为448.2 HV,硬度波动系数达83;基体预热... 详细信息

研究了基体预热对M2钢熔覆层表面硬度均匀性的影响,利用数学标准差方法表征了熔覆层表面硬度均匀性。结果表明:基体预热前,熔覆层表面凸起明显,组织结构为柱状晶和等轴晶混合组织,表面显微硬度极差为448.2 HV,硬度波动系数达83;基体预热后,熔覆层表面平整度变好,组织结构转变为单一形态树枝晶,表面显微硬度极差为176.1 HV,硬度波动系数降低到46.3。通过温度场数值模拟,发现基体预热使熔池峰值温度提高,但在中心到边缘区间,温度梯度在熔池凝固过程中降低;通过残余应力数值模拟,发现基体预热不仅降低熔覆层内残余应力,还降低熔覆层内残余应力的波动幅度。最后,结合温度场、应力场模拟结果及组织结构,探讨了基体预热对熔覆层表面硬度均匀性的影响机理。

关键词： Cr12MoV 激光熔覆 M2钢预热硬度均匀性数值模拟

连续高功率激光辐照对55号钢组织和硬度的影响

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中国激光 2023年第16期50卷 155-166页

作者：杨仁人林英华彭龙生黄伟王新林南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 超快微纳米技术与激光先进制造湖南省重点实验室湖南衡阳421001 湖南力方轧辊有限公司湖南衡阳421681 湖南省高耐磨合金材料先进制造工程技术研究中心湖南衡阳421681

为了改善55号钢在传统淬火过程中的不足,笔者采用连续高功率光纤激光器作为热源进行辐照,以期使55号钢表面获得更好的组织和更高的表面硬度。利用单一变量原则获得了不同功率下的激光重熔与激光淬火工艺参数,研究了两者对55号钢微观组... 详细信息

为了改善55号钢在传统淬火过程中的不足,笔者采用连续高功率光纤激光器作为热源进行辐照,以期使55号钢表面获得更好的组织和更高的表面硬度。利用单一变量原则获得了不同功率下的激光重熔与激光淬火工艺参数,研究了两者对55号钢微观组织和硬度的影响。结果表明:激光重熔比激光淬火具有更好的硬化效果。在保证试样表面平整的前提下,淬火试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为446~520 HV、621~709μm,而重熔试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为480~613 HV、709~813μm。通过分析硬化层的微观组织、物相、元素组成,发现这主要归因于重熔试样的硬化层中具有比淬火试样更多的马氏体、更均匀致密的微观组织以及更少的未熔碳化物。本研究结果为55号钢表面激光硬化提供了参考。

关键词：激光技术激光淬火激光重熔 55号钢硬度微观组织

Mo和Ni对Cr12MoV轧辊表面Fe90熔覆层冲击韧性和耐磨性的影响

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中国激光 2024年第20期51卷 138-151页

作者：杨仁人刘立培林英华彭龙生王新林南华大学机械工程学院湖南衡阳421001 超快微纳米技术与激光先进制造湖南省重点实验室湖南衡阳421001 湖南力方轧辊有限公司湖南衡阳421681 湖南省高耐磨合金材料先进制造工程技术研究中心湖南衡阳421681

损伤Cr12MoV冷轧工作辊的激光修复需要实现熔覆层性能恢复至与原母材性能相当,然而,采用激光熔覆Fe90合金粉末制备的熔覆层的冲击韧性、耐磨性与Cr12MoV冷轧工作辊性能存在差异。本课题组在Fe90合金粉末的基础上,通过添加一定的Mo和Ni... 详细信息

损伤Cr12MoV冷轧工作辊的激光修复需要实现熔覆层性能恢复至与原母材性能相当,然而,采用激光熔覆Fe90合金粉末制备的熔覆层的冲击韧性、耐磨性与Cr12MoV冷轧工作辊性能存在差异。本课题组在Fe90合金粉末的基础上,通过添加一定的Mo和Ni元素来解决熔覆层冲击韧性和耐磨性不足的问题。结果表明:Mo和Ni添加前,Fe90熔覆层的显微组织主要为包覆等轴晶和柱状晶的类网状组织,晶粒度为5.47μm,物相为α-(Fe,Cr)和M_(7)C_(3),显微硬度、冲击吸收能(带基底)、磨损量和摩擦因数分别为795.71 HV、2.37J/cm^(2)、0.8 mg和0.75;共同添加Mo和Ni后,熔覆层的显微组织主要为包覆等轴晶的类网状组织,晶粒度降低至5.28μm,α-(Fe,Cr)物相含量降低,Mo_(2)C硬质相含量提高,显微硬度、冲击吸收能(带基底)、磨损量和摩擦因数分别为689.92 HV、2.74 J/cm^(2)、0.4 mg和0.65。Mo和Ni的共同添加使得熔覆层的冲击韧性和耐磨性都得以提高,这主要得益于Mo_(2)C耐磨相含量提高、晶粒细化以及Cr偏析率降低的协同作用。

关键词：激光熔覆 Cr12MoV轧辊微观组织硬度耐磨性冲击韧性

基于双准偶然连续体束缚态模式的传感与慢光研究

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激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 399-407页

作者：陈莎刘钦柯李燕周尧杰陆振东罗晓清王新林南华大学电气工程学院湖南衡阳421001 南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 南华大学机械工程学院超快微纳技术与激光先进制造湖南省重点实验室湖南衡阳421001

近年来,光学超表面中的连续体束缚态(BIC)因其独特的性质而受到了广泛的关注。为了研究两个准偶然连续体束缚态(A-QBIC)模式之间相互作用诱导的新颖光学现象,提出一种方形纳米孔阵列全介质超表面。结果表明,在x偏振光和y偏振光入射时能... 详细信息

近年来,光学超表面中的连续体束缚态(BIC)因其独特的性质而受到了广泛的关注。为了研究两个准偶然连续体束缚态(A-QBIC)模式之间相互作用诱导的新颖光学现象,提出一种方形纳米孔阵列全介质超表面。结果表明,在x偏振光和y偏振光入射时能实现A-BIC现象,尤其在45°偏振光入射下可实现两个A-QBIC模式间的相互作用。利用能带理论和多极展开理论对A-QBIC模式进行分析,发现这两种模式均由环形偶极模式主导。重要的是,基于A-QBIC模式的高Q值特性,能够构建高灵敏度折射率传感,同时利用两个A-QBIC模式间具有灵活调谐度的相互作用特性,还能够实现类电磁诱导透明和可调的慢光。研究结果可为基于A-QBIC的高Q超构器件在高灵敏度折射率传感及慢光等领域的应用提供理论参考。

关键词：全介质超表面连续体束缚态准偶然连续体束缚态折射率传感慢光

基于深度残差去噪网络的遥感融合图像质量提升

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激光与光电子学进展 2019年第16期56卷 80-89页

作者：杨斌王翔南华大学电气工程学院湖南衡阳421001 南华大学超快微纳技术与激光先进制造湖南省重点实验室湖南衡阳421001

将理想高分辨率多光谱图像与遥感融合结果之间的残差视为广义噪声,提出了基于深度残差去噪网络(DnCNN)的遥感融合图像质量提升算法。通过DnCNN学习固定融合算法中细节丢失或光谱扭曲的规律,将输入的遥感图像融合结果映射得到残差图像,... 详细信息

将理想高分辨率多光谱图像与遥感融合结果之间的残差视为广义噪声,提出了基于深度残差去噪网络(DnCNN)的遥感融合图像质量提升算法。通过DnCNN学习固定融合算法中细节丢失或光谱扭曲的规律,将输入的遥感图像融合结果映射得到残差图像,再用残差图像补充和修复遥感融合结果。在Quickbird卫星遥感图像数据上,利用本文算法对不同方法的融合结果进行增强处理测试,实验结果表明所有算法结果经过DnCNN的后置增强之后,融合质量都大为改善,其中基于支持值变换(SVT)的方法与DnCNN结合的算法性能最好,其性能优于现有最新的遥感图像融合方法。

关键词：图像处理图像增强图像融合残差学习卷积神经网络