高功率激光热效应对合束系统的影响

提出利用镀膜合束的方法对三路光束进行合束用于高功率红外激光合束系统设计。考虑系统中关键元件使用的红外材料ZnSe易受热效应影响,采用光机热耦合分析方法,研究了在温度边界条件固定时,各波段激光所产生的耦合热效应对各路激光波前畸变的影响,同时定性分析了系统中存在的激光偏置热效应。研究结果显示,系统中各波段的激光波前畸变均方根值(RMS)均满足设计要求(各波段波前畸变小于λ/8);激光偏置造成的波面高频成分增大了长波激光波前畸变量,但高频成分对系统波前畸变影响依然满足要求;轴向温差可在35s达到平衡,对光束波前造成主要影响的是各块镜片的面型畸变。根据分析结果搭建了实验平台,利用系统中短波400 W激光进行实验,采集了该条件下的面型并与仿真结果进行了对比,实验结果验证了该分析方法计算结果的准确性。

光束偏移对Ti_2AlNb/TC4异种钛合金激光焊接特性的影响

针对Ti2AlNb/TC4异种钛合金利用激光焊接焊缝容易产生气孔的问题,提出了采用激光光束偏移来焊接Ti-22Al-27Nb与Ti-6Al-4V异种材料的方法。试验结果表明,光束偏向Ti-22Al-27Nb侧时能够有效抑制焊缝中气孔缺陷产生;光束居中及偏向Ti-22Al-27Nb一侧焊接时,焊缝相组成为B2相,光束偏向Ti-6Al-4V一侧进行焊接时,焊缝相组成为B2+α′相;Ti-22Al-27Nb侧热影响区为单一的B2相,Ti-6Al-4V侧热影响区为针状α′相和原始α相。由于激光光束偏向Ti-6Al-4V一侧时焊缝中针状α′相的第二相强化作用,使其抗拉强度及塑性高于光束居中和偏向Ti-22Al-27Nb一侧时的性能。

铜钢激光对接焊研究

针对铜和钢的物理和化学性能的较大差异,通过理论分析认为铜的熔化量对铜钢异种材料焊接接头的质量有很大影响,同时考虑到铜列激光的高反射率,对此进行了基于斜面对接和激光光束偏向钢侧的铜钢激光对接焊研究,并以三种不同的工艺参数进行了激光焊实验。焊接接头的力学性能测试和焊缝显微组织分析结果表明,铜钢焊接的质量主要取决于铜的熔化量。当铜熔化较少时,接合界面清晰,接头无明显缺陷并表现出良好的力学性能;当铜的熔化量较多时,无明显结合界面,接头出现气孔、裂纹等缺陷,力学性能急剧下降。实验结果表明,设置激光束偏离量为0.8mm,可实现低铜钢熔合比,从而获得尢缺陷的铜钢焊接接头。