激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8%.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

激光冲击、喷丸及其复合强化对TB6钛合金表面完整性及轴向疲劳性能的影响

 为了提升TB6钛合金旋翼的疲劳性能,研究了喷丸、激光冲击及两者的复合工艺等3种表面强化方法对钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、X射线残余应力测试仪和扫描电子显微镜分别对加工前后试样的表面形貌、表面残余应力分布和微观组织等表面完整性特征参数进行了表征,并采用疲劳试验机分别测试了轴向应力疲劳寿命和疲劳极限。结果表明,在相同加载条件下,相比磨削试样,采用单一的激光冲击试样的轴向应力疲劳寿命提高了32.2倍,而单一的喷丸和激光冲击+喷丸复合强化的试样疲劳寿命均提高了至少126.4倍。激光冲击+喷丸复合强化表现出比单一的喷丸强化更优的疲劳极限增益效果。     

航空钛合金的激光冲击研究

介绍了用激光冲击处理航空材料钛合金TC4提高其力学性能的技术.当利用强激光冲击钛合金表面时,涂层表面形成高幅值冲击波.在冲击波的高压作用下,钛合金表面发生微塑性变形,形成高幅值残余压应力层.激光冲击后,表面压应力层厚度达1 mm以上,压应力达200 MPa以上.随着激光能量的增加,冲击区域的残余应力有增大的趋势,在功率密度由1 GW/cm2增加到5 GW/cm2过程中,其冲击波峰值处的压力线性增加,表面最大残余压应力也相应线性增加;在功率密度为2 GW/cm2时,残余压应力随着次数增加而升高,而且表面硬度也大大提高,从而有效地改善了材料的机械性能,大幅度提高航空材料的疲劳寿命和抗应力腐蚀性能.     

QT700球墨铸铁曲轴的激光冲击强化试验

选用不同涂层对QT700曲轴激光冲击处理,研究激光冲击强化条件下,QT700曲轴的硬度和表面残余应力等力学性能的变化.发现在激光冲击过程中,黑漆涂层、铝箔涂层和硅酸乙脂涂层均能有效提高冲击试样的表面硬度和表面应力.经过激光连续冲击后,在曲轴试件表面能形成1.0 mm厚的硬化层,其表面硬度最大能达到590 HV.激光脉冲功率从2.8 GW/cm2提高到3.6GW/cm2时,轴颈表面残余压应力相应由326 MPa提高到495 MPa,两次冲击后提高幅值更大.     

TC4合金表面激光熔覆CoCrW涂层工艺和性能

为提高TC4钛合金表面耐磨性和耐腐蚀性，利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面激光熔覆制备CoCrW涂层，并对其工艺及耐磨性和耐蚀性进行研究。结果表明：CoCrW熔覆层和TC4基体有着良好的冶金结合，熔覆涂层显微组织均匀致密，主要由树枝晶组成。在激光工艺参数中，扫描速度、离焦量、光斑直径和搭接率一致情况下，当激光功率为3000 W时，所得熔覆层硬度最大为1160 HV,为TC4基材硬度324 HV的近4倍，且在该功率下，CoCrW熔覆层平均摩擦系数最低为0.2363,磨损量最小，表现出较好的耐磨特性，磨损机制为磨粒磨损和轻微的黏着磨损；而TC4基材的平均摩擦系数为0.3598,磨损机制为黏着磨损和疲劳剥落磨损，此时，熔覆层的电化学腐蚀电位较高，腐蚀速率较低，表现出良好的耐蚀性。     

多次激光冲击对电子束熔化成形Ti–6Al–4V合金的微观组织及力学性能的影响

激光冲击强化作为一种先进的表面处理技术，利用强激光束产生等离子冲击波，可用来提升增材制造金属构件的力学性能。然而，激光冲击对增材制造金属构件力学性能的影响机制仍不清晰。本文研究了多次激光冲击对电子束增材制造（EBM）Ti–6Al–4V钛合金的微观组织及力学性能的影响。系统地分析了多次激光冲击前后电子束增材制造Ti–6Al–4V钛合金试样的微观组织、表面形貌、残余应力及拉伸性能。通过x射线计算机断层扫描三维成像技术分析了激光冲击前后电子束成形试样的内部孔隙分布。研究结果表明，经过两次激光冲击强化处理，可以降低电子束成形Ti–6Al–4V合金试样内部孔隙，细化表层晶粒；两次激光冲击强化后试样抗拉强度提升了12%。此外，试样表层应力状态发生改变，表层产生的最大残余压应力达到419 MPa，影响层深度达到700 μm。多次激光冲击提升EBM成形钛合金力学性能的强化机制可归结为α相的晶粒细化与较深的残余压应力层的形成。     

激光冲击TC4残余应力场的试验及有限元分析

为提高钛合金的疲劳强度,采用Nd:Glass强脉冲激光对TC4钛合金表面进行冲击强化处理,采用X射线应力仪对冲击区的残余应力场进行测试,并采用ABAQUS有限元仿真软件对其残余应力场进行分析计算.结果表明,激光冲击使材料表面残留较大幅度的残余压应力,当激光功率密度为3 GW.cm-2时,表面残余压应力值高达400 MPa,残余压应力层的深度约为0.6 mm.有限元分析结果与试验测试值有较好的一致性.不同激光功率密度下残余应力场的有限元分析结果表明,激光功率密度大于1.6 GW.cm-2,冲击区将产生残余压应力,随着功率密度的增加,残余压应力增加并趋于饱和,分析结果可为激光冲击工艺参数的优化提供理论依据.     

激光冲击强化对Ti2AlNb合金微观组织及残余应力的影响

Ti2AlNb(O-Ti2AlNb)具有优异的力学性能,在航空发动机方面有远大应用前景.激光冲击强化(Laser Shock Peening,LSP)是一种先进的表面改性技术,能够在材料表面诱导产生高幅值、大深度的残余压应力,改善材料微观组织,提高材料抗疲劳、高温氧化等性能.本文采用激光冲击强化对Ti2AlNb合金进行表面改性,并研究其组织演变、残余应力以及高温环境对性能的影响.结果表明:激光冲击强化能够显著减小Ti2AlNb合金近表面的晶粒尺寸.显微硬度由冲击前的350 HV提升到395 HV;在冲击区域近表面产生了约-377 MPa的残余压应力;而在高温环境中,由激光冲击强化所诱导的材料近表面残余应力随时间逐渐释放,在600℃条件下,残余应力释放较为缓慢;而在720℃条件下,残余应力迅速释放.     

激光冲击强化对TC4电子束焊缝机械性能的影响

利用高功率重复率Nd：YAG激光对TC4钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理，研究了激光冲击强化处理过程中改变激光功率密度对电子束焊缝残余应力分布和表面层硬度的影响．试验结果表明，当激光脉冲能量为45．9J时，激光光斑直径Ф9mm，残余应力基本不发生变化，而激光光斑直径小于Ф3mm，焊缝残余应力分布变化显著，并随着激光光斑直径的减小，残余压应力的数值增大更加明显．当激光冲击的功率密度大于18GW／cm^2时，激光冲击强化处理使电子束焊缝区的残余应力改变明显，改善了焊缝残余应力的分布；当激光冲击的功率密度大于12GW／cm^2时，激光冲击强化处理使电子束焊缝区的表面层硬度明显改变，改善了焊缝区域硬度的分布，有利于提高TC4钛合金焊缝区的机械性能．     

钛合金表面激光熔覆NiCrBSiC合金涂层的微观组织

在TC4合金表面进行了激光熔覆NiCrBSiC合金涂层的试验,利用扫描电镜,电子探针和X射线衍射仪等对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度,结果表明,激光熔覆涂层的组织是在初晶γ-Ni和γ-Ni与Ni3B等相组成的多元共晶基底上分布着TiB2 和TiC颗粒,熔履层的显微硬度在HV900－1100之间,比基体钛合金提高了3－4倍。     

激光家族中的一氧化碳激光器(英)

描述了作为激光光谱分析仪中光源的纵向直流激励自持放电小功率宽频带可调谐一氧化碳激光器,并给出了有关高功率一氧化碳激光器的发展概况．在所描述的一氧化碳激光器中,有相当一部分是由作者在近20年中研制成功的．最后给出了5μm波段一氧化碳激光器和10．6μm波段二氧化碳激光器在金属切割方面的比较实例,并指出了在一氧化碳激光器研究领域尚需解决的问题．     

飞秒激光和大功率激光的发展与应用

综述了激光技术的新发展和研究的热点,重点论述了飞秒激光技术的最新发展和它在生命科学、基因工程、信息科学、超微细加工及物理学等领域中的应用以及大功率激光技术的发展和它在国防军事领域中的应用。     

Ultra-broadband semiconductor laser

The fundamental mechanism behind laser action leads in general only to narrowband, single-wavelength emission. Several approaches for achieving spectrally broadband laser action have been put forward, such as enhancing the optical feedback in the wings of the gain spectrum, multi-peaked gain spectra, and the most favoured technique at present, ultrashort pulse excitation. Each of these approaches has drawbacks, such as a complex external laser cavity configuration, a non-flat optical gain envelope function, or an inability to operate in continuous mode, respectively. Here we present a monolithic, mid-infrared 'supercontinuum' semiconductor laser that has none of these drawbacks. We adopt a quantum cascade configuration, where a number of dissimilar intersubband optical transitions are made to cooperate in order to provide broadband optical gain from 5 to 8 microm wavelength. Laser action with a Fabry-Pérot spectrum covering all wavelengths from 6 to 8 microm simultaneously is demonstrated with this approach. Lasers that emit light over such an extremely wide wavelength range are of interest for applications as varied as terabit optical data communications or ultra-precision metrology and spectroscopy.     

Terahertz semiconductor-heterostructure laser

Semiconductor devices have become indispensable for generating electromagnetic radiation in everyday applications. Visible and infrared diode lasers are at the core of information technology, and at the other end of the spectrum, microwave and radio-frequency emitters enable wireless communications. But the terahertz region (1-10 THz; 1 THz = 10(12) Hz) between these ranges has remained largely underdeveloped, despite the identification of various possible applications--for example, chemical detection, astronomy and medical imaging. Progress in this area has been hampered by the lack of compact, low-consumption, solid-state terahertz sources. Here we report a monolithic terahertz injection laser that is based on interminiband transitions in the conduction band of a semiconductor (GaAs/AlGaAs) heterostructure. The prototype demonstrated emits a single mode at 4.4 THz, and already shows high output powers of more than 2 mW with low threshold current densities of about a few hundred A cm(-2) up to 50 K. These results are very promising for extending the present laser concept to continuous-wave and high-temperature operation, which would lead to implementation in practical photonic systems.     

Raman injection laser

Stimulated Raman scattering is a nonlinear optical process that, in a broad variety of materials, enables the generation of optical gain at a frequency that is shifted from that of the incident radiation by an amount corresponding to the frequency of an internal oscillation of the material. This effect is the basis for a broad class of tunable sources known as Raman lasers. In general, these sources have only small gain (approximately 10(-9) cm W(-1)) and therefore require external pumping with powerful lasers, which limits their applications. Here we report the realization of a semiconductor injection Raman laser designed to circumvent these limitations. The physics underlying our device differs in a fundamental way from existing Raman lasers: it is based on triply resonant stimulated Raman scattering between quantum-confined states within the active region of a quantum cascade laser that serves as an internal optical pump--the device is driven electrically and no external laser pump is required. This leads to an enhancement of orders of magnitude in the Raman gain, high conversion efficiency and low threshold. Our lasers combine the advantages of nonlinear optical devices and of semiconductor injection lasers, and could lead to a new class of compact and wavelength-agile mid-and far-infrared light sources.     

LD泵浦NYAB自倍频激光器和双波长激光器

研制出国内第一台用ＬＤ泵浦的ＮＹＡＢ自倍频激光器和双波长激光器。采用直接耦合方式进行端面泵浦。自倍频激光器产生 ０．５３１ μｍ的绿色激光，基横模运转，阈值泵浦功率为 １４．３１ ｍＷ，输出功率达 ２．２ ｍＷ，斜效率达 ２．１％。双波长激光器同时产生 ０．５３１ μｍ的绿色激光和 １．０６２ μｍ的近红外激光，基横模运转，阈值泵浦功率为１４．８１ ｍＷ，输出功率达 ９．２ ｍＷ，斜效率达 ７％。     

激光取样对LMES分析的影响

本文以玻璃基片为样品,利用扫描电镜和x能谱仪,对激光取样量、激熔穴周围的沉积层和蒸发物收积层进行了测量。并讨论了激光取样对激光显微光谱分析的影响。     

脉冲CO2激光高精度烧蚀熔石英玻璃

激光抛光是一种能获得超光滑表面新颖的光学元件加工方法,但抛光后表面存在残余波纹和面形畸变.激光高精度烧蚀可用于对元件表面残余波纹和面形进行修正,是一种极具潜力的修形技术.本文开展了激光高精度烧蚀熔石英玻璃的实验,验证了脉冲CO2激光通过控制重叠率可以实现高精度的局部区域均匀烧蚀,并可通过控制激光功率密度获得不同纳米量级的烧蚀深度.但实验发现激光局部区域烧蚀过程存在热累积和过烧蚀的现象.为此建立三维数值模型模拟脉冲CO2激光扫描熔石英表面的过程,对不同重叠率及不同脉冲重复频率作用下熔石英表面温度分布及演变进行分析.数值计算结果表明,重叠率过高将导致熔石英过烧蚀;在合适的重叠率下,高脉冲重复频率会导致明显的热累积.     

基于激光面和极线约束的激光条纹匹配算法

针对典型双目CCD的激光扫描测量系统,提出一种基于激光面和极线算法,算法结合了正面映射和反面映射,并且利用激光面和极线约束这一性质重建了物体的完整点云,避免了同一扫描面点云的拼合．另外还对点匹配的匹配质量进行了控制,提高了三维测量系统的精度和点云处理的速度。