二束脉冲激光提高CO2分子取向的温度效应

借助于分子刚性转子模型,利用数值方法求解了CO2分子在二束脉冲激光作用下的薛定谔方程,计算了CO2分子在总强度I=1.0×1014W/cm2固定激光脉冲作用下分子取向的变化行为。研究结果表明,在不同温度下当激光总强度固定时,将一束激光脉冲分成具有同样脉冲宽度的二束脉冲,当强度比为1/3时,都可以极大地提高CO2分子的取向程度;在不同温度下,通过调整第2束脉冲宽度,可以进一步提高CO2分子的取向程度。以上结果对实验中在不同温度下提高分子取向具有指导意义。     

镍基激光熔覆层腐蚀磨损交互作用

采用CO2激光器在5Cr21Mn9Ni4N不锈钢表面制备了含CeO2的镍基激光熔覆层,并对不同成分的激光熔覆层进行动态腐蚀试验、动态磨损试验和腐蚀磨损双重影响试验.分析讨论CeO2、冲击速度、硫酸介质浓度和石英砂浆对镍基激光熔覆层动态腐蚀速率、动态磨损速率和腐蚀磨损速率作用的影响.在腐蚀磨损中,腐蚀和磨损共同作用、相互增强,熔覆层的抗腐蚀磨损作用的性能与熔覆层的耐磨性、耐蚀性的综合性能相关.     

Al2O3陶瓷对CO2激光吸收率试验测定

试验验证了PHC-1500型CO2激光器输出激光经传输光路转换后的偏振化方向.利用设计的反射率测定装置,测定了Al2O3陶瓷表面分别对不同入射角下垂直和平行于入射面的线偏振CO2激光的反射率,据此得到Al2O3陶瓷的折射率和布儒斯特角及吸收率,与采用Fresnel公式计算获得的相应的反射率和吸收率值变化趋势一致,吻合较好.试验发现,平行于入射面的线偏振CO2激光使Al2O3陶瓷的吸收率由零度入射角时的约75%提高到布儒斯特入射角时的95%.这一结论为在开展CO2激光辅助切削Al2O3陶瓷时,设计高能量利用率的传输光路和对温度场的准确计算提供了试验和理论依据.     

采用双光束CO2激光的玻璃切割过程数值模拟

采用双光束CO2激光的玻璃切割技术对平板显示器进行切割.分析了较大热应力产生的区域,建立了运动坐标系下的双光束CO2激光的玻璃切割过程传热数学模型,并对单、双光束激光的玻璃切割过程进行热应力数值模拟.计算结果表明,采用双光束CO2激光切割方法使热影响区域的温度场更加均匀,温度梯度减小,应力减小,可以有效地避免不可控裂纹的产生.提出的采用双光束激光的玻璃切割方法为工程应用提供了新的参考.     

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.     

芳香族聚醯胺(aramid)短纤维强化FRP的激光加工性能试验

CO2激光适用于芳香族聚醯胺短纤维强化FRP板的孔加工。在纤维百分含量为常数下,改变照射时间和激光能量,用显微镜观察孔及其周边的特征、状况,检查孔的结构与质量。结果显示,减少照射可实现加工孔的高质量。     

碳钢、不锈钢在六种不同环境介质中的电化学腐蚀行为

利用电化学测量技术,通过测量材料的极化曲线,研究了45#碳钢和奥氏体不锈钢在六种不同环境介质中的电化学腐蚀行为。结果表明：两种材料在六种环境介质中的饱和CO2NACE溶液中的平均腐蚀速率最大,且在NACE溶液中,CO2的通入使材料的腐蚀速率提高,加快材料的腐蚀。在CO2饱和条件下,乙酸根的存在,使CO2对材料的腐蚀明显增大。     

飞秒激光作用下单晶硅的吸收系数和烧蚀阈值

理论计算飞秒脉冲激光作用下,单晶硅的吸收系数和烧蚀阈值.当激光强度范围在1013~1014W/cm2之间时,详细分析了2个光子的吸收在等离子体形成过程中产生的重要作用,发现当等离子体数密度超过传统意义上的临界密度时,须采用薄膜光学的几何矩阵方法来计算单晶硅表面的吸收系数.在此基础上,依照材料的静电烧蚀机制计算单晶硅的烧蚀阈值,结果和实验数据符合的较好.     

激光偏振特性在微尺度工件激光弯曲成形中的作用

根据激光的偏振特性影响金属材料对激光的吸收这一特点,通过改变激光扫描工件表面的入射角,提高了金属表面对CO2激光能量的吸收率,使厚度为0.1 mm的微尺度不锈钢工件在未进行黑化处理的情况下获得了弯曲变形.实验结果表明,在采用线偏振激光对具有吸收层的工件进行多次扫描时,由于变形部分入射角增大引起激光吸收率提高,以及光斑面积增大引起激光功率下降,从而导致作用于工件表面的激光能量因素改变,这是弯曲角度发生变化的主要原因.     

Z_rO_2光学薄膜的激光热冲击效应

计算了薄膜在高功率脉冲激光作用下截面温度场和应力分布场 .分析了热冲击在光学薄膜激光损伤中的作用,并用调 Q 1. 06μ m脉冲激光对 Z_rO_2单层薄膜损伤,讨论了不同激光强度下薄膜截面温度场与应力场分布,揭示了热冲击在 Z_rO_2单层膜损伤中的机理和过程 .     

低阶模CO2激光熔覆层形貌和质量的控制

通过在316L不锈钢基材上进行激光熔覆,研究了低阶模CO2激光熔覆功率和离焦量对熔覆层形貌和质量影响.研究表明,随着离焦量增加,激光熔覆层宽度和熔化宽度增加,熔化深度降低.随着激光功率增加,激光熔覆层宽度、熔化宽度和熔化深度增加.熔化区的形状和熔合界面质量主要与离焦量的大小有关,随着离焦量增加,熔化区形状从类似于“蘑菇”形,过渡到熔合良好的平底状.因此,通过调节离焦量,低阶模CO2激光熔覆可以得到界面平整、熔合良好的熔覆层,采用低阶模CO2激光进行熔覆是可行的.     

Cr/WC激光表面改性梯度层组织及磨损行为

用5kWCO2激光器对先后预置不同成分合金粉末的铸造铝硅合金表面进行2次激光扫描，制备了Cr/WC激光表面改性梯度层，并对其显微组织进行了分析，结果表明，在梯度层表面产生了大量的Al9Cr4化合物，且有更多的硅元素固溶在α-Al中，增加了固溶强化的作用，自表面至基体激光改性梯度层的显微硬度呈现明显的连续变化趋势，而单次激光表面改性层与基体之间的显微硬度值则有一突变，微动磨损实验表明，激光改性后的表面抗微动磨损的能力增强，磨损机制不同于铝硅合金基体，而表现出较好的抗粘着损伤性能。     

激光处理不镀铬枪炮管提高抗烧蚀寿命的研究

用连续ＣＯ２激光束处理了１２．７ｍｍ烧蚀试验枪衬管，经实弹射击考核其抗烧蚀寿命比未经处理的枪管提高４０％以上。借助扫描电镜（ＳＥＭ）对射击后的枪管进行了解剖对比分析；结果表明：激光相变硬化层显著提高了膛面抗热－机械疲劳裂纹的扩展能力，其原因是裂纹前端形成了超载塑性区阻滞了裂纹的扩展。     

16Mn钢表面激光溶覆铁合金层的研究

利用C02激光器在16Mn钢表面实现Fe—Cr—Ni—B激光熔覆。观察了激光对熔覆层组织和显微硬度的影响；采用扫描电镜及X射线衍射仪分析熔覆层的成分和相组成。结果表明，熔覆层组织是树枝晶及胞状晶，熔覆层以非平衡的(Fe，Cr)相、(Fe，Ni)相存在。激光功率的提高位炼覆层组织细化、显微硬度提高，并使硬度分布更加趋于合理。     

不同熔透状态下高功率CO2激光堆焊光致等离子体特征分析

提出了一种适用于高功率CO2激光焊缝熔透状态的在线监测方法，设计了不同熔透状态的高功率CO2激光堆焊焊接试验，采用高速摄影技术获取焊接过程中连续变化的光致等离子体图像，编程实现基于最大类间方差的图像分割，计算了光致等离子的高度、底部宽度和面积，得到了特征参数的概率密度分布图和变异系数，并分析了光致等离子体面积的频谱特征.结果表明：在焊缝未熔透时，光致等离子体的高度和面积均显著大于熔透状态时；焊缝未熔透状态的光致等离子体的面积波动频率约为400 Hz.     

铜合金表面添加SiC晶须的Ni-Cu激光熔覆层

用5 kW CO2激光器,通过优化激光工艺参数,在结晶器用铜合金表面预置添加SiC晶须的镍基自熔合金(Ni1015)粉,制备出表面平整、组织均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷、与基体为冶金结合的Ni-Cu激光熔覆层.借助OM,SEM和显微硬度计等分析测定了涂层的显微组织形貌、组织成分和截面显微硬度.结果表明:添加SiC晶须的Ni-Cu涂层比单纯的Ni-Cu涂层的显微组织明显得到细化,涂层的显微硬度高出150HV左右,是铜合金基体(85 HV)的3.7倍,从而能够提高结晶器的使用性能.     

基于激光吸收光谱的水泥工业废气检测方法

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具有灵敏度高、选择性强、响应快速等特点。利用中心波长为1 579nm的光通信波段光纤耦合近红外分布反馈(DFB)式半导体激光器,结合波长调制技术,建立了基于TDLAS的水泥工业废气实时检测实验装置。通过波长调谐使激光波长同时覆盖CO和CO2的吸收线,实现对这两种成分的同时检测。CO和CO2的最低检测浓度可达4×10-5(体积分数),满足对水泥工业废气的检测要求。     

45钢刀模带刀的激光淬火

从刀模的服役条件及失效分析入手,确定刀模带刀的使用性能和工艺性能要求。用500W连续CO_2激光器研究了45钢带刀刃口的激光淬火工艺、组织特征和相变强化效果,论证了带刀刃口采用激光淬火工艺的先进性与可行性,并为优选淬火工艺提供了依据。     

调制激光器激励法的Butt-Welded热电偶动态特性测试

提出了一种利用大功率高频调制CO2激光作为激励源,对表面温度传感器进行动态特性测试的新方法,建立了动态特性测试系统,用美国相干公司DiamongOMEGA系列K—500型CO2激光器对OMEGA公司Butt-Welded热电偶进行了动态特性测试,实验结果表明该传感器的响应时间为41.6ms。     

CO_2激光穿透心室的热损伤的研究

本文借助于H.F染色和HBFP染色研究了CO_2激光穿透心室的热损伤。研究结果表明,采用专门的打孔方法在100W的连续输出功率照射0.3秒后,CO_2激光对孔璧周围的心肌造成的热损伤的最大范围为270μm