激光能量密度对65Mn钢表面Ni60A/WC复合涂层摩擦磨损性能的影响规律

目的改善旋耕刀65Mn钢的摩擦磨损性能,提高农机触土零部件的使用寿命。方法采用激光熔覆技术在65Mn钢基体表面制备Ni60A/WC复合涂层。通过改变激光功率调节激光能量密度,在不同能量密度下制备Ni60A/WC复合涂层,观察并测试不同参数下复合涂层试样的宏观形貌、微观结构、物相组成、元素分布、显微硬度及摩擦磨损特性,研究激光能量密度对Ni60A/WC复合涂层组织演变及摩擦磨损性能的影响规律和机理。结果Ni60A/WC复合熔覆层顶部主要有胞状晶和树枝晶,分布较紧密,熔覆层中部主要有树枝状晶,熔覆层底部主要为胞状晶和垂直交界面生长的枝晶,且分布均匀致密。随着激光能量密度的升高,熔覆层的熔高和熔深增加显著,WC硬质相颗粒发生分解,硬质相的数量明显减少,涂层的平均显微硬度降低。在激光能量密度为120 J/mm^(2)时,熔覆层的平均显微硬度为587.1HV1.0,相较于基体,提升了约1.8倍。此时熔覆层的平均摩擦因数最小,为0.312,相较于基体,得到显著提升,摩擦磨损机制为轻微的磨粒磨损。经田间试验测试发现,在激光能量密度为120 J/mm^(2)时制备的带有熔覆层的旋耕刀相较于无熔覆层的旋耕刀,其磨损质量降低了63%。结论通过控制激光能量密度,可以有效调控Ni60A/WC熔覆层的硬度和耐磨性,可为农机触土易磨损件的减摩耐磨表面强化改性提供理论指导。

激光能量密度对CoCrFeNiMo高熵合金组织与耐磨性能的影响

通过激光熔覆制备不同激光能量密度下的CoCrFeNiMo高熵合金涂层,研究了不同激光能量密度对涂层微观组织、显微硬度和摩擦学性能的影响.研究结果表明,所有CoCrFeNiMo高熵合金涂层的相都由FCC和σ相组成,具为典型枝晶组织,枝晶区和枝晶间区组成分别是FCC相和σ相.随着激光能量密度的升高,涂层显微硬度先升高后下降,和耐磨性成正相关.当激光能量密度为66.7 J·mm^(-2)时,涂层显微硬度达到419.8 HV的最高值,耐磨性最好,其原因是较高硬度提高了涂层抗变形能力,有效抵抗了摩擦副对涂层的磨损.由此可见,高熵合金涂层磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用形成.

激光能量密度对CMOS探测器的感光面热应力的影响研究

开展了入射脉冲激光能量密度对纳秒脉冲激光辐照CMOS(complementary metal oxide semiconductor)光电探测器的感光面(二氧化硅层/硅层交界面)处热应力的影响研究。建立了CMOS光电探测器的仿真几何结构模型,基于傅里叶热传导方程及热力耦合方程组对纳秒脉冲激光辐照下CMOS光电探测器感光面中心点温升和热应力进行了仿真计算,并对入射脉冲激光能量密度对温升时间演化过程以及热应力的空间分布进行了探讨。仿真计算结果表明,随着入射脉冲激光能量密度增大,CMOS光电探测器的感光面处峰值温度增加以及热应力增大。在纳秒脉冲激光辐照CMOS光电探测器时,感光面处存在的拉应力使CMOS光电探测器先发生力学损伤,随着激光能量密度增大,再发生热学损伤。研究结果对于纳秒脉冲激光诱导CMOS光电探测器损伤机制以及损伤效果的研究具有一定的理论支持。

等激光能量密度下选区激光熔化TC4钛合金的表面形貌和硬度

以TC4钛合金粉末为原料,通过选区激光熔化工艺(selective laser melting,SLM)成形实验并结合数值模拟,探讨了相等激光能量密度下,工艺参数对成形件性能的影响。结果表明:在等激光能量密度下,激光功率和扫描速度对熔池尺寸有着显著的影响;铺粉层厚是影响试样表面粗糙度的最主要因素,最佳铺粉层厚为0.03 mm;虽然激光能量密度相同,但是不同工艺参数组合依然会影响试样的表面形貌和微观组织;等激光能量密度下不同的工艺参数组合对SLM沉积态的表面硬度没有显著影响。

基于编码成像的激光能量调控方法研究

为了有效提升光电成像系统焦平面探测器在外界存在激光干扰条件下的环境适应性,同时不显著降低原成像系统成像性能,提出了一种基于编码成像的激光能量调控方法,构建了一套以液晶空间光调制器为核心器件的编码成像实验系统并对该系统的成像性能进行了测试,设计了一套基于编码成像的激光能量调控实验验证系统并开展了多参数条件下编码成像抗激光干扰实验研究。实验结果表明,基于编码成像的激光能量调控方法可在不显著降低成像质量前提下有效提升焦平面探测器的抗激光干扰性能。

激光能量密度对TWIP钢表面氧化物清洗效果及机理的影响

针对孪晶诱发塑性(TWIP)钢板表面氧化层难去除的问题,采用近年来兴起的激光清洗方法,通过观察和测量不同能量密度激光清洗TWIP钢表面的形貌以及氧元素含量,研究了激光清洗技术对TWIP钢表面氧化层的作用效果及机理。结果表明:当能量密度高于12.7 J/cm^(2)时,氧化层开始发生热膨胀而从表面剥离,因此确定此值为氧化层的清洗阈值;当能量密度高于38.2 J/cm^(2)时,材料蒸发引起的热烧蚀起主导作用;当能量密度高于50.9 J/cm^(2)时,增大激光能量会造成基体的氧化,因此确定此值为氧化层的损伤阈值。本研究不仅可为激光清洗在TWIP钢表面氧化层的去除方面提供理论指导,同时也可为TWIP钢的高效、清洁化生产加工提供有效方法。

激光能量密度和储存条件对SLM成形AlSi10Mg性能的影响

采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术成形AlSi10Mg合金,研究了激光能量密度(Laser Energy Density,LED)和粉末储存条件对SLM成形AlSi10Mg合金性能的影响。基于正交试验研究方法,以激光功率、扫描速度和扫描间距为主要影响因素,研究LED对AlSi10Mg试样致密度影响规律;采用最优参数成形不同储存条件下的AlSi10Mg粉末,分析储存条件对成形件性能的影响规律。结果表明,随着LED的增大,成形件致密度呈先增后减趋势。LED在70~100 J/mm^(3)范围内时成形件性能较好,LED过低易产生未熔合缺陷,LED过高会产生收缩孔,通过孔隙大小和分布区域分析其与氢气孔的区别;与原始粉末相比,温湿环境下储存粉末成形的试样,成形件表面质量、致密度、硬度和拉伸性能均明显下降,且储存温度越高,成形件性能越差。

LHAASO-WFCTA激光能量测量系统的性能研究

高海拔宇宙线观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory,LHAASO)位于四川省稻城县海子山,平均海拔4410 m。激光标定系统是LHAASO的广角切伦科夫望远镜阵列(Wide Field-of-view Cherenkov Telescope Array,WFCTA)的组成部分之一,用于标定广角切伦科夫望远镜阵列接收的光子数的绝对增益。激光标定系统中的激光能量测量系统由能量探头(Energy sensor)、能量计(Energy meter)和温控系统3部分组成,主要用于精确测量发射向广角切伦科夫望远镜阵列视场内的脉冲激光束的能量。主要对能量探头进行了相对标定和性能研究,并设计开发了保温系统来保证能量探头在环境恶劣的高海拔地区正常工作。通过能量探头之间的相对标定,可以提高激光能量测量的准确性。能量探头的性能测试结果表明,在以能量探头中心为圆心、直径为8 mm的圆形区域内,其不均匀度小于1.5%。激光束的入射角对能量探头测量激光脉冲能量几乎没有影响,但是垂直入射时能量探头反射的激光会损坏激光器,因此需要避免激光束垂直入射能量探头。此外,能量探头具有较强的温度效应。因此,独立开发了保温系统来保证能量探头的正常工作,以满足实验的要求。这些研究工作是激光标定系统进行正常工作和运行的基础。

激光能量密度对Al_(2)O_(3)颗粒增强Ni60A激光熔覆涂层组织及性能的影响

目的 实现钛合金表面强化和正向改性,扩大钛合金应用范围。方法 采用预置粉末法在钛合金表面制备Ni60A-Al_(2)O_(3)激光熔覆层,通过改变激光功率,进而研究激光能量密度对Ni60A-Al_(2)O_(3)熔覆层横截面形貌、微观组织、元素分布、显微硬度以及耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。结果 激光能量密度对熔覆层的平整性、成形性有着直接影响。不同激光能量密度下的熔覆层微观组织相似,但在125 J/mm^(2)下,熔覆层形成的陶瓷增强相分布更均匀,且杂质相衍射峰面积较小,元素分布更均匀。此时,熔覆层的力学性能也最好,平均显微硬度值为1132.7HV0.2,较基体硬度提升约3.3倍,摩擦系数最小,且波动较平稳,磨损率也最低,具有较好的减摩性和耐磨性。125J/mm^(2)下熔覆层形成的陶瓷增强相TiC、TiB_(2)既能作为不良导体降低电化学腐蚀速率,又由于分布均匀而避免应力集中引发裂纹,较其他激光能量密度下的熔覆层具有较好的耐腐蚀性。结论 利用控制变量法探究激光能量密度对Ni60A-Al_(2)O_(3)熔覆层组织和性能的影响规律,得出在125 J/mm^(2)下的熔覆层具备优异的力学性能和一定的耐腐蚀性,为进一步扩大钛合金应用提供了帮助。

激光能量计标准装置测量分析

文章基于激光能量计标准装置的工作原理分析,介绍了激光能量计标准装置校准结果的不确定度评定,修正系数是标准装置的校准结果,对影响校准结果不确定度的各种来源进行分析。分束镜分束比的测量重复性,测量结果的测量重复性作为标准装置测量不确定度A类不确定度分量进行分析,另外标准激光能量计校准结果的不确定度,激光能量计的分辨力,空间定位精度,空间响应均匀性,作为B类不确定度分量进行评定。标准激光能量计的检定结果,标准激光能量计和被检激光能量计的稳定性对测量结果的不确定度影响占主要部分。

单端驱动银球腔的激光能量耦合和分配

将高功率激光注入单孔球形银黑腔,产生的高温辐射源能够驱动超声速冲击波,在实验室模拟各种天体物理现象.利用神光Ⅲ原型装置上四路3.2 kJ激光,聚焦注入F800μm、注入口F650μm的球形银腔,可以产生峰值温度为240 eV的高温辐射源,驱动剩余球壳在气体区产生超声速冲击波.实验结果显示,银腔的激光-X光转换效率为0.68,银反照率为0.83.散射光份额约为15%,超热电子份额小于1%,从注入口漏失的辐射流约占总能量的30%,从厚度5.6μm的Ag和10μm的CH球壳漏失的辐射流约占总能量的9%,约45%的能量转换为剩余球壳的动能和内能.黑腔等离子体约在950 ps开始聚心,基本不会影响1 ns脉宽激光注入.在神光Ⅲ原型装置开展的银球腔激光能量耦合和分配实验,为后续超声速冲击波实验奠定了基础.

脉冲激光能量对ADN基液体工质推进特性的影响规律

为获得脉冲激光能量对含能液态工质推进性能的影响规律,通过基于激光器、高速相机、扭摆搭建的测试系统对二硝酰胺铵(ADN)基液体工质的吸收性能、烧蚀性能、推进性能进行了研究。结果表明:ADN基含能液体是一种理想的液体工质,吸收系数达354.05cm^(-1),吸收深度为28.24μm。在0~63.97mJ能量范围内,增大激光能量有利于提高ADN基液体工质的推进性能。在激光能量为63.97mJ时,ADN基液体工质的推进性能达到最优,对应的推进性能参数分别为:冲量53.31μN·s,冲量耦合系数0.8757mN·s·J^(-1),比冲281.59s,能量转化效率122.40%。

用于多波长高功率激光能量测量的体吸收能量计

叙述体吸收激光能量计的原理及物理模型，给出其性能参数及测试方法，分析它在神光Ⅱ装置中对三种波长激光能量测量的取样方式及测量精度。

长脉冲高能激光能量测试技术的研究

用锥形腔量热式激光能量计 ,测量了在不同脉冲宽度条件下 ,脉冲激光能量和激光吸收腔温升之间的关系 ,并用传统的方法得到不同激光能量对应的温升 ,并按照有关公式计算得到激光能量 ,结果表明实际激光能量和按传统方法计算得到的激光能量之间存在较大的差距 ;我们从理论上分析了由于热辐射、热传导影响 ,得出锥形吸收腔时间温度曲线关系的数学模型 ;用该数学模型对测量得到温度时间曲线进行最小二乘法拟合 ,拟合曲线和实际曲线非常吻合 ;通过该曲线我们对测量结果进行修正 ,和传统数据处理方法比较 。

神光III强激光能源模块测量线圈研究

神光III 能源模块作为一种大功率强激光功率源,采 用合适传感头准确可靠测量其脉冲电流,有利于提高能量 传输的可靠性和准确性。该文分析了置于该能源模块中高 压侧测量不同脉冲宽度电流的Rogowski 测量线圈的数学模 型、时域和频域特性,以及最佳阻尼参数配合和优选方法, 并对基于MATLAB 环境下SIMULINK 工具所做的仿真结 果和现场实验测试采集到的脉冲电流波形进行了比较。为 有效抑制积分漂移,该文提出了复合积分器电路模型。该 文章介绍的基于Rogowski 线圈的测量仪器具有尺寸小、结 构简单、低功耗、高准确度、安全操作等特点。

激光能量密度对尼龙12/HDPE制品尺寸的影响

为了研究激光能量密度对尼龙12/高密度聚乙烯(HDPE)制品尺寸的影响,基于选择性激光烧结快速成型技术,利用CO_2激光对尼龙12/HDPE粉体材料进行了激光烧结成型试验,并用扫描电镜分析了烧结层中尼龙12/HDPE的显微组织。结果表明,随着激光功率/扫描速率(P/v)的增加,烧结件的翘曲量逐渐增大;较佳的成型激光能量密度为P/v=0.8%,此时的翘曲量约为0.4mm。该结果对复合尼龙粉末的激光烧结的研究是有帮助的。

激光能量对粉煤灰未燃碳测量的影响

搭建了基于激光诱导击穿光谱技术的成分分析应用研究台架,应用于粉煤灰未燃碳的检测,考察不同能量的脉冲激光烧蚀粉煤灰样品时的等离子体特性。使用多通道光纤光谱仪和CCD探测器对激光烧蚀形成的等离子体发射信号进行分光和探测。分析碳谱线强度、等离子体温度和电子密度随激光能量变化的趋势,掌握激光能量对粉煤灰未燃碳测量的影响规律。研究结果显示,随着激光能量的增大,碳谱线强度、等离子体温度和电子密度均先增大后减小,空气击穿明显增强。随后碳谱线强度的变化趋于平缓并开始下降。合适的激光能量可以增强等离子体发射信号,并避免强烈空气击穿的不利影响,有助于提高测量精度。

绝对吸收式激光能量计高准确度校准技术研究

采用量热法的高能激光能量计用于测量能量大于50kJ的连续波高能激光能量,通常用已知功率的连续激光开展激光能量计的光电校准需要激光照射时间超过20min,而由于热损失等原因,进行长时间激光能量校准时,校准不确定度高达12%。以量热式平面吸收高能激光能量计为模型,从理论上分析了热辐射、热对流对连续波高能激光能量测量结果的影响,得到了较准确的平面吸收腔激光能量计冷却数学模型,实现了能量计热损失补偿,并通过建立相应的实验装置验证了该模型,用其对装置的测量结果加以修正,可使光电校准的测量不确定度减小到1%以下。

绝对式高能量激光能量计温度特性研究

对绝对式量热法高能量激光能量计吸收腔的内、外壁温度差特性进行了详细的理论研究和实验验证。用第二非齐次边界条件和第二齐次边界条件的热传导方程分别建立了吸收腔在激光加热过程中和激光加热结束后的温度分布,利用模拟实验对激光照射吸收腔的过程进行模拟,得到内、外壁温度差的实验数据。利用数值模拟法,对理论分析结果作数值分析,理论分析结果与实验数据非常接近,从而证明了在激光加热过程中,虽然吸收腔内外壁存在固定的温度差,但当激光结束后,该温度差将迅速减小,吸收腔达到热平衡。

强激光能源模块地电流测量线圈研究

分析了能源模块高压侧测量其地电流的自积分线圈的数学模型、串接RC滤波器后传感头的时域和频域特性、线圈结构等电磁参数优选原则,以及最佳阻尼配合方法,并进行了现场测试验证。