激光辐照碳化硅颗粒原位生成碳化硅纳米纤维的条件与特征

目的通过优化制备碳化硅纳米纤维的工艺及激光工艺参数,获得一种制备碳化硅纳米纤维的新方法。方法利用500 W振镜式光纤激光器,在氩气的保护下,以一定的激光工艺参数辐照预置在镍基板上的纳米碳化硅颗粒,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分别对所得产物的形貌、元素组成、物相以及微观结构进行分析。结果激光工艺参数对所得产物的形貌以及结构有一定的影响,当激光能量密度在7.71～8.75 kJ/cm2之间时,制备出的碳化硅纳米纤维由多晶和非晶结构组成,其直径范围在5～10 nm之间;当激光能量密度为7.92～8.33 kJ/cm2时,样品中除Si C外,还有少量的C元素。结论激光辐照Ni基板上的碳化硅纳米颗粒,在优化的激光工艺参数下,可以制备出形貌良好的纳米纤维,为制备纳米材料提供了一种新途径。

连续光纤激光对铁基材料推力分析

目的通过悬臂梁振动测量连续光纤激光作用铁基材料产生的推力。方法利用1500 W振镜式光纤激光器,以一定的激光工艺参数沿宽度方向单道扫描靶材,采用动态分析三维显微系统记录薄带的振动情况,通过对连续波激光推力作用下悬臂梁振动过程的理论分析,建立了铁基材料受到的推力物理模型,并通过实验验证理论公式的准确性,最后研究了推力与激光参数、靶材等之间关系。结果在不同悬臂梁长度系统下,当激光功率为900 W、扫描速度为3 m/s时,测得钢片受到的平均推力为2.43 mN,该物理模型的结果具有较好的重复性。推力由靶材特性和激光工艺参数共同决定,在靶材不被击穿的情况下,激光功率从300 W增大到1500 W时,钢片受到的推力从0.41 mN增加到12.32 mN。扫描速度从4 m/s下降到1 m/s时,钢片受到的推力为8.69~15.67 mN。粒径小的粉末更容易被气化,产生较大的推力。粉末颗粒由于推力获得的加速度高出重力加速度数倍,大直径的粉末颗粒运动受激光推力的影响更小。结论通过悬臂梁振动测量得到的推力具有较高的准确性,合理规划激光工艺参数和粉末粒径可以减小推力的影响。这为激光熔覆过程中粉末受到激光推力作用的测量和应用方面提供了一定理论依据。

激光多次熔凝Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金的晶化形态与演化机理

采用脉冲激光对Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金板进行激光多次熔凝,研究了激光多次熔凝时热影响区的晶化相形态随着熔凝次数增加时的演化规律。结果表明,随着熔凝次数的增加,晶粒数量逐渐增加,晶粒尺寸逐渐变大。随着晶粒的长大,卷入熔池内的晶粒造成的晶化也越来越显著。激光多次熔凝非晶合金时,热影响区内的晶粒尺寸和数量都随熔凝次数的增加而线性增加,不同非晶合金板的形核率和生长速率基本接近,但初始晶粒数量和初始晶粒尺寸不同,这和铜模铸造制备非晶合金板时的具体冷却过程差异有关。