316L不锈钢表面微织构激光加工工艺参数

结合微织构对摩擦表面的减摩思想,基于套管电极的性能和材料,采用激光加工技术及正交实验法优化了纳秒激光对316 L医用不锈钢材料的加工工艺参数.将激光加工后的直线型沟槽的宽度和深度作为正交实验的2个指标,激光功率P、重复频率f、扫描速度v及扫描次数n作为正交实验的4种因素.实验结果表明:对于沟槽宽度,激光加工因素顺序为n...     

激光加工凹坑织构对赛龙表面润湿性的影响

为探究凹坑织构对表面润湿性的影响以及表面形貌与润湿性之间的关系,提高水润滑轴承材料表面的润湿性,以赛龙材料为研究对象,使用激光雕刻机在试样表面加工不同凹坑织构.使用接触角测量仪测量表面接触角,运用三维形貌仪和扫描电子显微镜对加工后表面形貌分别进行宏观和微观的测量及表征.选取ISO25178中部分三维参数分析表面形貌与润湿性之间的关系.建立凹坑织构几何模型,基于过渡理论分析凹坑形貌变化对表面接触角的影响机理.研究结果表明:合适的织构设计可以有效提高表面润湿性,减小接触角;织构直径和深度越大,材料表面的接触角越小;ISO25178三维参数体系中峭度、偏斜度与表面润湿性之间有较强的关联性,峭度越小,偏斜度越大,表面润湿性越好;表面接触角余弦值与粗糙度率的变化趋势一致,接触角随粗糙度率增加而降低;通过过渡模型建立了织构参数和接触角之间的函数方程,并通过拟合法对其进行了优化.     

考虑粗糙度影响的表面织构最优参数设计模型

为考察表面粗糙度对织构表面摩擦学性能的影响,采用求解基于平均雷诺方程的表面织构润滑计算模型的方法,研究综合粗糙度和方向参数等对摩擦系数及最优织构参数的影响规律.结果表明:当织构表面具有横向粗糙条纹时具有较优的摩擦学性能表现;当综合粗糙度σ<0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度不随综合粗糙度的变化而变化,当σ≥0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度随粗糙度的增大而增大;最优织构直径随综合粗糙度的增大而增大,最优织构面积比与综合粗糙度之间不相关,最优织构参数不随方向参数的变化而变化.在仿真结果的基础上,建立考虑粗糙度影响时表面织构的最优参数设计模型,试验验证所建立的模型是合理的和正确的.     

激光表面织构技术在球墨铸铁凸轮表面的应用试验研究

以某排放型单缸柴油机油泵凸轮为研究对象,对其表面进行激光微织构加工,通过发动机台架耐久性试验和表面磨损量检测考察织构化凸轮的耐磨性以及对发动机可靠性的影响,并论证球墨铸铁代替钢作为凸轮材料的可行性。研究结果表明:经过300 h全速全负荷的耐久性试验,球墨铸铁型激光微织构凸轮,其表面磨损量仅2 m左右,相对于非织构区域,激光加工区域附近的硬度明显提高,耐磨性能得到有效改善;同时样机的动力性能、排放性能以及经济性能都保持良好,未出现功率缺失等不良现象,验证了球墨铸铁型织构凸轮的可靠性。     

NaOH溶液浓度对激光刻蚀多晶硅片表面织构的影响

利用扫描电镜表征硅片样品的表面形貌,用光谱仪测试硅片的反射率,并且用少子寿命测试系统测试硅片电学性能,研究了在进行多晶硅太阳能电池表面织构过程中NaOH溶液浓度对其的影响,结果表明:NaOH溶液浓度选择10%时,有效清除多晶硅片表面缺陷的同时,硅片表面织构减反射效果显著,并能兼顾硅片电学性能。     

钛合金螺旋铣孔参数对表面粗糙度影响研究

螺旋铣削作为一种新工艺在钛合金制孔方面得到广泛应用,表面粗糙度是评价钛合金孔加工质量的重要指标。基于Matlab建立钛合金螺旋铣孔表面粗糙度预测模型,开展钛合金螺旋铣孔实验,研究发现:在0.15~0.25 mm/rev范围内,随着螺距的增大,钛合金孔表面粗糙度呈现先减小后增大的变化趋势;在0.03~0.05 mm/tooth范围内,随着切向每齿进给的增大,表面粗糙度呈现先逐渐增大后减小的趋势;类似的,在2 500~3 500 r/min范围内,随主轴转速的提高,表面粗糙度变化曲线呈现先升高再降低的规律,但之后又有平缓上升的趋势。研究结果可为钛合金螺旋铣孔参数优化及表面粗糙的控制研究提供重要实验依据。     

激光表面粗糙度检测光纤传感特性研究

就表面粗糙度检测的光纤传感系统和光散射法测量表面粗糙度原理及光学设计中的某些关键技术进行了讨论，对激光光源的光强波动和背景杂散光干扰的抑制等实际问题进行了一些技术性探索     

线接触副球墨铸铁表面激光织构对摩擦学特性的影响

为研究线接触情况下激光表面织构对球墨铸铁摩擦学特性的影响,采用调Q半导体泵浦YAG激光器,利用单脉冲同点间隔多次激光加工工艺,对球墨铸铁试样端面进行表面织构化处理.制备出4种不同深度、不同面积占有率的环形阵列分布微凹腔,并在滚滑复合运动的圆柱销与圆盘端面线接触式摩擦磨损试验机上,进行摩擦学试验.结果表明:在相同试验条件下,与光滑试样进行对比,微凹腔试样表面具有较好的减摩效果;对不同深度及面积占有率的微凹腔试样进行摩擦性能试验,结果显示:均存在优化设计值使得织构化表面的摩擦因数最小,并表现出良好的抗擦伤性能.     

椭圆形截面织构的最优参数设计模型

为建立流体润滑状态下表面织构的最优参数设计模型,采用求解表面织构润滑计算模型的方法研究织构参数和工况参数对摩擦因数的影响规律.研究结果表明:最优织构直径越大,其对应的最优织构深度也越大;深径比参数不能作为织构尺寸参数对摩擦因数影响的唯一表征,即织构直径和深度2个参数应分别进行研究,但当深径比在0.005～0.01之间时,不论织构直径和深度如何,其对应的摩擦因数均较小;最优织构面积比与织构尺寸参数及工况参数无关;载荷越大,速度越小,对应的最优织构深度越小,而最优织构直径越大.在仿真结果的基础上,建立椭圆形截面织构的最优参数设计模型,并对模型进行试验验证和应用分析.     

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.     

工艺参数对钛合金表面激光熔覆NiCrTiC涂层组织性能影响

利用激光熔覆工艺在TC4表面制备出原位自生TiC陶瓷颗粒增强Ni基复合材料涂层.利用OM、XRD、SEM、EDS、EPMA对涂层组织结构进行了研究.结果表明:当激光比能为12.5 kJ/cm2时,可获得优异的复合涂层;复合涂层中以TiC为主的陶瓷颗粒增强相弥散地分布在-βTi和-γNi两相固溶体中;涂层显微硬度比基体显著提高.     

表面织构对巴氏合金轴承材料摩擦学性能影响

为了改善滑动轴承混合润滑时的摩擦学性能,在锡基巴氏合金表面加工出矩形阵列和发射线阵列的圆坑织构.采用销-盘式摩擦实验机和数值模拟对织构的润滑性能及机理进行分析,研究不同滑动速度和载荷下表面织构的摩擦系数,并数值模拟了表面织构的油膜压力分布.实验结果表明:表面织构能降低混合润滑的摩擦系数.随着滑动速度的增加,表面织构的减摩性能更佳;但是随着接触压力的增加,表面织构的减摩性能降低.相对于发射线阵列织构,矩形阵列织构的摩擦系数更低并且稳定性更好.面密度为8.6%的矩形织构阵列(3#)具有较优的摩擦学特性,在滑动速度0.3m/s、载荷5.0 MPa下的摩擦系数为0.015.模拟结果表明:相对于发射线型阵列织构,矩形阵列织构的油膜压力分布能减小润滑油泄漏,从而获得较好的摩擦学特性.     

一种模拟激光刻花的二维CSF模型

采用连续表面力的方法，建立了模拟激光刻花的二维瞬态模型，模型考虑了热传导，对流传热和熔池表面形貌变化等因素，设计了适合连续表面力方法的热源和虚拟体积力，建立了物理模型，并利用有限元和多层网格方法求解，得出了激光刻花过程中材料内部的等温线，熔池内的等压线和速度分布。     

涂层对钛合金激光冲击效果的影响

激光冲击波可以用来对比较难成形的材料进行精密成形，而材料表面的涂层在激光冲击过程中起到重要的作用，因而研究了涂层对零件，中击效果的影响．试验中，当激光功率密度达到10^9W／cm^2以上，脉宽为22．1ns，波长为1．06μm时，分别对黑漆涂层以及不加涂层的钛合金TA2进行激光冲击，发现涂层不仅能提高激光能量的吸收，而且能显著地提高冲击压力．通过激光冲击后的形变测量。发现使用黑添涂层，相对于不加涂层，其变形量提高了471％，表面残余压应力达到-212．2MPa，有效改善了钛合金的疲劳寿命．采用涂层可以延长航空工业上许多关键零部件的服役寿命．     

激光金属沉积技术制备TC4钛合金工艺的研究

采用激光金属沉积技术制备TC4钛合金,采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计等分析TC4钛合金成型件的物相结构、组织形貌、缺陷裂纹、维氏硬度,以研究打印过程中的激光功率和扫描速率对TC4钛合金组织及缺陷的影响规律。结果表明：沉积态TC4钛合金以密排六方结构的α相为主,存在少量的体心立方结构的β相,主要含有细针状、片层状组织。随着激光功率的增加,TC4钛合金的缺陷逐渐减少。随着扫描速率的升高,柱状晶的宽度和熔覆层间距逐渐减小。激光功率为550 W、扫描速率为600 mm/min时,TC4钛合金的最大维氏硬度达到409。     

偏振耦合实现分布反馈光纤激光保偏输出

提出了一种通过偏振模式耦合方式实现分布反馈光纤激光器保偏输出的方法,分布反馈光纤激光器是由刻写在有源光纤上的相移光栅构成的一种窄线宽光源。由于侧面紫外曝光过程造成的光纤极化,这种光纤光栅激光具有线偏振特性,但光路结构一般是由单模光纤构成,因此激光的线偏振特性无法保持。通过监测激光偏振耦合输出功率,可以间接识别激光线偏振方向,将激光线偏振方向和保偏尾纤二次耦合熔接,可以实现窄线宽分布反馈光纤激光的保偏输出。实验得到了偏振消光比大于30 dB,输出稳定线偏振光的分布反馈光纤激光器,且激光效率、线宽、噪声等较原始单模输出时均未发生明显变化。     

激光表面纹理加工Ti6Al4V空蚀的形貌特征

为提高钛合金的抗空蚀性能,采用激光对Ti6Al4V合金进行表面纹理加工.采用维氏显微硬度计对试样的横截面硬度进行表征,采用磁致伸缩超声振动仪对试样的抗空蚀特性进行测试,采用扫描电子显微镜对试样空蚀形貌进行观测.结果表明,经激光表面纹理加工后,试样的表层硬度均得到明显提高.直线纹理试样空蚀的形貌特征为纹理突起处呈海绵状,网格纹理试样空蚀的形貌特征为纹理突起处出现针孔和疲劳裂纹及由脆性断裂引起材料剥离脱落产生的空蚀坑,状点纹理试样表面仅出现麻点状空蚀特征.各种纹理的凹陷处均无明显的空蚀特征,抗空蚀性能均得到明显增强.