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飞秒激光烧蚀Ag膜的研究

功能材料 2011年第B02期42卷 179-182页

作者：吴小麟高传玉周明张伟江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 江苏大学江苏省光子制造科学技术中心重点实验室江苏镇江212013

研究飞秒激光烧蚀Ag膜表面,采用扫描电镜(SEM)观测其表面烧蚀形貌,发现烧蚀点大致分为3个区域,烧蚀面积随着脉冲能量的增大而增大,脉冲数的增加而增大,但当脉冲数达到一定值后烧蚀面积变化不大。改变脉冲数在烧蚀点得到了周期为650和15... 详细信息

研究飞秒激光烧蚀Ag膜表面,采用扫描电镜(SEM)观测其表面烧蚀形貌,发现烧蚀点大致分为3个区域,烧蚀面积随着脉冲能量的增大而增大,脉冲数的增加而增大,但当脉冲数达到一定值后烧蚀面积变化不大。改变脉冲数在烧蚀点得到了周期为650和150nm的长短周期条纹结构。根据烧蚀区域面积与脉冲能量的关系算出单脉冲与多脉冲的烧蚀阈值,Ag膜的单脉冲烧蚀阈值为0.189J/cm2。通过烧蚀点的累计能量和激光脉冲个数计算出Ag膜的多脉冲累计因子s=0.785。

关键词：飞秒激光周期条纹结构烧蚀阈值多脉冲累计因子

预氧化处理对MP35N合金高温氧化行为的影响

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表面技术 2024年第2期53卷 60-70页

作者：刘鲁刘亚吴长军吴昱锋苏旭平常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

目的探索并优化合金成分、工艺以获得致密稳定的预氧化膜,提高合金抗氧化能力。方法利用非自耗真空电弧炉熔炼合金,在真空容器中加热金属及其氧化物粉末获得平衡氧压。通过莱茵装置进行预氧化实验。通过FactSage计算Co-Ni-Cr-Mo-Al-S... 详细信息

目的探索并优化合金成分、工艺以获得致密稳定的预氧化膜,提高合金抗氧化能力。方法利用非自耗真空电弧炉熔炼合金,在真空容器中加热金属及其氧化物粉末获得平衡氧压。通过莱茵装置进行预氧化实验。通过FactSage计算Co-Ni-Cr-Mo-Al-Si体系的合金组织相图及其氧化相图,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜对预氧化的试样进行物相分析。结果在1000℃、10^(–17)atm氧压下预氧化,未含Si的MP35N合金表面出现Cr_(2)O_(3)氧化物;随着Si添加量的增加,表面氧化物变为(Al,Cr)_(2)O_(3),以Cr_(2)O_(3)为主,内氧化物为Al_(2)O_(3);当Si含量(质量分数)为3%时,内部形成了近乎连续的带状Al_(2)O_(3)氧化膜。在1 000℃、10^(–25) atm氧压下,合金表面形成连续的Al_(2)O_(3)膜;在1 000℃、10^(–17) atm氧压下,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金预氧化后的外氧化膜为Cr_(2)O_(3),内氧化物为Al_(2)O_(3);随着氧压的提高,在空气气氛下合金表面生成尖晶石相氧化物。在1 000℃、10^(–17)atm氧压下预氧化1、5、10h,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金表面外氧化膜为Cr_(2)O_(3),内氧化物为Al_(2)O_(3),随着时间延长至20 h,合金表面形成连续的Al_(2)O_(3)膜。结论随着Si添加量的增加,Al元素的活度不断升高,从而提高了Al_(2)O_(3)的形成驱动力,提升了Al元素的扩散系数,有更多的Al元素扩散至合金表层,有利于Al元素的选择性氧化。预氧化氧压的降低和氧化时间的延长,有利于保护性外氧化Al_(2)O_(3)膜形成,可有效提高合金的抗高温氧化性能。

关键词： MP35N Co-Ni-20Cr合金预氧化 Al_(2)O_(3)氧化膜氧化机制表面改性

球磨钢件表面残留锈蚀度及其对热浸镀锌漏镀的影响

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表面技术 2022年第12期51卷 151-158,177页

作者：李智伟彭浩平吴长军王建华苏旭平常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学江苏省光伏科学与工程创新中心江苏常州213164

目的探究球磨前处理对钢件表面残留锈蚀度及其对热浸镀锌漏镀的影响,以期开发一种环境友好型的热浸镀锌工艺。方法采用自主设计的高温双筒球磨机,对热浸镀锌钢件进行前处理。采用光学与电子显微镜分析球磨参数对钢件表面残留锈蚀度的影... 详细信息

目的探究球磨前处理对钢件表面残留锈蚀度及其对热浸镀锌漏镀的影响,以期开发一种环境友好型的热浸镀锌工艺。方法采用自主设计的高温双筒球磨机,对热浸镀锌钢件进行前处理。采用光学与电子显微镜分析球磨参数对钢件表面残留锈蚀度的影响。对球磨后的钢件进行热浸镀锌,采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)以及高温悬滴式接触角测定仪研究钢件表面残留锈蚀产物及其对热浸镀锌漏镀的影响。结果随着磨球粒径的增大,钢件表面残留锈蚀度α先减小后增加,磨球粒径为5 mm时达到最小值;随着滚筒转速和球磨时间的增加,钢件表面残留锈蚀度不断减少;当磨球粒径为5 mm、滚筒转速为140 r/min和球磨时间为40 min时,钢件表面残留锈蚀度α可减少到0。随着钢件表面残留锈蚀度的减小,锌液滴与基体间的接触角减小。当残留锈蚀度达到0时,接触角θ=84°,锌液在基体表面均匀铺展,可避免漏镀的发生。结论球磨除锈可以代替酸洗除锈,以减少热浸镀锌工艺对环境的污染。

关键词：球磨前处理热浸镀锌润湿性漏镀

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飞秒激光烧蚀制备纳米结构ITO薄膜

功能材料 2011年第1期42卷 158-160页

作者：陈谦周明黄宗明李健蔡兰江苏大学江苏省光子制造科学技术中心重点实验室江苏镇江212013 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

利用飞秒激光烧蚀ITO与ZnO双层薄膜的方法,制备具有大面积表面纳米结构的ITO薄膜。在激光频率1kHz、脉冲宽度130fs、波长775nm、能量20μJ时,在ITO薄膜表面,获得了大面积的周期为176nm左右的周期性平行条纹结构。通过改变激光能量,研究... 详细信息

利用飞秒激光烧蚀ITO与ZnO双层薄膜的方法,制备具有大面积表面纳米结构的ITO薄膜。在激光频率1kHz、脉冲宽度130fs、波长775nm、能量20μJ时,在ITO薄膜表面,获得了大面积的周期为176nm左右的周期性平行条纹结构。通过改变激光能量,研究了大面积纳米结构与激光能量之间的关系,发现这种大面积纳米结构是在激光能量小于材料烧蚀阈值的条件下形成的。

关键词： ITO薄膜纳米结构飞秒激光烧蚀

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Cr对管线钢组织演变及耐蚀性能的影响

金属热处理 2023年第12期48卷 260-268页

作者：彭浩平苏威赵永刚李智伟苏旭平吴长军常州大学江苏省油气储运技术重点实验室江苏常州213164 常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

采用磁控电弧炉的方法制备了Cr含量(质量分数)分别为1%、2%、3%的X80钢样品,通过SEM、DSC、电化学试验、EDS、拉曼表征等手段测试Cr元素对微观组织以及耐蚀性能的影响。结果表明,微观组织中铁素体晶粒大小随着Cr含量的升高而降低,珠光... 详细信息

采用磁控电弧炉的方法制备了Cr含量(质量分数)分别为1%、2%、3%的X80钢样品,通过SEM、DSC、电化学试验、EDS、拉曼表征等手段测试Cr元素对微观组织以及耐蚀性能的影响。结果表明,微观组织中铁素体晶粒大小随着Cr含量的升高而降低,珠光体数量增多,从X80钢到2Cr钢的变化明显。低频0.01 Hz处的阻抗模量的值|Z|_(0.01Hz)随着Cr含量的增大而增大,随浸泡时间的延长而变小。当在3.5%NaCl溶液中浸泡进行1天时,3Cr试验钢的|Z|_(0.01Hz)值约为1315Ω·cm^(2),X80试验钢的|Z|_(0.01Hz)值约为910Ω·cm^(2);当浸泡到14天时,3Cr试验钢的|Z|_(0.01Hz)值约为800Ω·cm^(2),X80试验钢的|Z|_(0.01Hz)值约为470Ω·cm^(2)。腐蚀介质以及腐蚀反应对钢表面的破坏,可以看到明显的点蚀坑。腐蚀产物主要有β-FeOOH、γ-FeOOH、α-FeOOH、Fe_(3)O_(4)和Fe_(2)O_(3)等组成,Cr含量的升高,钢表面出现更多的Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH较稳定的物相,有助于增强腐蚀产物膜的稳定性。

关键词：管线钢合金元素Cr 微观组织腐蚀产物膜

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熔体深过冷过共晶铝硅合金的凝固组织研究

材料导报 2023年第12期37卷 180-185页

作者：周涵刘亚吴长军王建华苏旭平常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164 常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心江苏常州213164

本工作采用熔体急冷装置对过共晶铝硅熔体进行深过冷处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段,研究了硅含量和熔炼工艺对熔体深过冷过共晶铝硅合金凝固组织的影响。研究结果表明,合金在800℃熔炼,保温时间为30 min时,... 详细信息

本工作采用熔体急冷装置对过共晶铝硅熔体进行深过冷处理,采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段,研究了硅含量和熔炼工艺对熔体深过冷过共晶铝硅合金凝固组织的影响。研究结果表明,合金在800℃熔炼,保温时间为30 min时,熔体深过冷处理可抑制Al-(14~18)Si合金熔体在凝固过程中初晶硅的析出。当Al-18Si合金在800℃熔炼,保温时间超过30 min时,深过冷Al-18Si合金熔体在室温金属模型中凝固时可完全抑制初晶硅的析出,获得无初晶硅的凝固组织。

关键词：过共晶铝硅合金熔体深过冷初晶硅凝固组织

基于三维理论的TC4ELI钛合金疲劳裂纹扩展研究

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船舶力学 2022年第9期26卷 1354-1362页

作者：吴连生于培师韦朋余郭鑫赵军华王连江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

TC4ELI钛合金以其优异的力学和抗腐蚀性能广泛应用于深海耐压结构。在深海交变载荷作用下,钛合金结构的初始微缺陷易发生疲劳扩展,进而会导致灾难性破坏。因此,耐压结构逐渐采用损伤容限设计理念来保证安全。然而,传统的二维损伤容限设... 详细信息

TC4ELI钛合金以其优异的力学和抗腐蚀性能广泛应用于深海耐压结构。在深海交变载荷作用下,钛合金结构的初始微缺陷易发生疲劳扩展,进而会导致灾难性破坏。因此,耐压结构逐渐采用损伤容限设计理念来保证安全。然而,传统的二维损伤容限设计理念过于保守,不利于三维深海耐压结构的轻量化设计。本文对TC4ELI钛合金的疲劳裂纹扩展进行了系统研究,发现在二维理论框架内材料的裂纹扩展速率依赖于试件厚度和应力比。而基于三维断裂理论,同种材料裂纹扩展速率与厚度和应力比无关。在此基础上,将得到的材料常数用于裂纹扩展模拟,实现了不同试件厚度和载荷下的疲劳寿命与裂纹尺寸的准确预测。

关键词：钛合金损伤容限三维裂纹扩展模拟

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混沌光注入半导体激光器中极端事件的演变

物理学报 2023年第16期72卷 103-111页

作者：戈杉杉王腾午戈静怡周沛李念强苏州大学光电科学与工程学院苏州纳米科技协同创新中心苏州215006 苏州大学教育部/江苏省现代光学技术重点实验室江苏省先进光学制造技术重点实验室苏州215006

基于相位共轭光反馈混沌激光系统(主激光器)产生的极端事件,研究了将其输出注入到一个自由运行的半导体激光器(从激光器)的演化情况.通过注入参数空间中极端事件相对数量的二维统计图分析注入参数对极端事件产生的影响,发现在主从激光... 详细信息

基于相位共轭光反馈混沌激光系统(主激光器)产生的极端事件,研究了将其输出注入到一个自由运行的半导体激光器(从激光器)的演化情况.通过注入参数空间中极端事件相对数量的二维统计图分析注入参数对极端事件产生的影响,发现在主从激光器混沌输出高相关性参数区域,从激光器中的极端事件的相对数量趋向于一个接近主激光器中极端事件相对数量的稳定值;在某些特定的弱相关区域,从激光器中的极端事件的相对数量趋向于增加.研究结果证明了通过光注入控制极端事件的可能性,有利于优化混沌激光系统性能或拓展其应用场景.

关键词：半导体激光器极端事件混沌光注入相位共轭光反馈

飞秒激光刻蚀氧化锆表面微纳结构及其润湿与抗菌性能

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表面技术 2022年第9期51卷 359-370页

作者：任乃飞宋佳佳李保家黄立静李志祥辛志铎江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 江苏大学光子制造科学技术中心江苏省重点实验室江苏镇江212013 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 江苏大学微纳光电子与太赫兹技术研究院江苏镇江212013

目的构筑氧化锆表面微纳结构,提高表面疏水性能。方法用飞秒激光在氧化锆表面刻蚀网格结构,随后用硬脂酸修饰所得表面,系统研究了激光能量密度、激光扫描速度对氧化锆表面形貌及润湿性的影响,分析不同处理条件下氧化锆的表面形貌和润湿... 详细信息

目的构筑氧化锆表面微纳结构,提高表面疏水性能。方法用飞秒激光在氧化锆表面刻蚀网格结构,随后用硬脂酸修饰所得表面,系统研究了激光能量密度、激光扫描速度对氧化锆表面形貌及润湿性的影响,分析不同处理条件下氧化锆的表面形貌和润湿性,通过润湿模型进一步揭示润湿性转变内在机理。进一步通过在饱和大肠杆菌溶液中浸泡的试验,对不同处理条件下氧化锆表面的抗菌性能进行了测试和分析。结果在9.6 J/cm^(2)的过高能量密度以及10 mm/s的过小扫描速度下会导致氧化锆表面过度烧蚀,破坏表面微结构,不利于提高表面疏水性。发现激光纹理化氧化锆的最佳参数为激光能量密度8.3 J/cm^(2),扫描速度20 mm/s,制备的微凸起结构为表面覆盖大量纳米结构的周期性锥状阵列,凹槽的平均宽度和平均深度分别为(27.598±1.376)μm和(33.825±0.559)μm,此时表面粗糙度最大为9.556μm,随着表面粗糙度的增加,微纳复合结构可以截留更多的空气,减少固液接触面积,表面具有最大的水接触角为(163.9±1.5)°,最小的水滚动角为(4.3±0.8)°。平板菌落计数法测定结果显示,此时硬脂酸修饰的激光纹理化氧化锆超疏水表面的抗菌率最高,为(89.1±3.6)%。结论采用飞秒激光刻蚀结合硬脂酸修饰的方法,通过激光参数优化,可在氧化锆表面产生微纳复合结构,增加其表面粗糙度,从而制备得到疏水甚至超疏水的氧化锆表面,超疏水氧化锆表面截留的空气层对大肠杆菌的黏附具有很好的抑制作用,表现出明显的抗菌性,有望扩展氧化锆在牙科领域的应用。

关键词：氧化锆飞秒激光化学修饰微纳结构润湿性抗菌性