基于电子态密度变化效应的面齿轮材料飞秒激光动能量传热模型与烧蚀规律研究

飞秒激光精修是面齿轮精密加工的最后工序。研究飞秒激光烧蚀面齿轮材料18Cr2Ni4WA的物理过程作用机理,在基本的双温方程基础上,研究电子态密度变化效应,建立飞秒激光烧蚀面齿轮材料的动能量传热模型,仿真分析了飞秒激光烧蚀面齿轮材料的电子温度和晶格温度变化。飞秒激光烧蚀面齿轮材料试验发现,随着能量密度的增大,凹坑半径和深度都有一定的增大,且凹坑熔融物趋于增多,当能量密度为1.58 J/cm^(2)时烧蚀质量较好;随着脉宽的增大,形貌变化不大,但熔融物产生逐渐减少,凹坑趋于平整。通过研究飞秒激光烧蚀面齿轮材料18Cr2Ni4WA的烧蚀规律,为提高面齿轮的精密加工质量提供了参考。

飞秒激光在甘油介质中烧蚀恒弹合金的规律研究

为了深入研究恒弹合金的飞秒激光烧蚀工艺,探索了飞秒激光在甘油介质中对恒弹性合金进行烧蚀的规律。因为激光烧蚀诱导产生的气泡在液体辅助烧蚀中扮演了一个重要角色,因此在实验中使用了粘度较大的甘油溶液,以研究气泡对于烧蚀规律的影响。在进行烧蚀时,采用不同的离焦量分别打点,以研究溶液介质对于激光聚焦点位置的影响。实验表明,在甘油溶液介质中对样品表面烧蚀时,孔深的变化比之在空气中烧蚀差别很大,在离焦量由正到负的过程中出现了两个孔深峰值,分别位于正负离焦量区间,并且在零离焦量附近达到极小值。而孔径的变化则基本呈现聚焦点位置越深入样品表面内部越大的趋势。根据对实验过程和结果的观察分析,这主要是由于气泡对激光烧蚀能力产生了很大的影响,从而导致了液体辅助烧蚀与在空气中烧蚀截然不同的结果。

飞秒激光烧蚀石英玻璃的实验与理论研究

实验研究了 80 0nm飞秒激光作用下石英玻璃的破坏机理和烧蚀规律 ,给出了破坏阈值与脉冲宽度的关系 .发展了雪崩击穿模型 ,计算了材料的烧蚀阈值与脉冲宽度的依赖关系 ,烧蚀深度、烧蚀体积与脉冲能量的依赖关系 ,研究了导带电子的扩散对材料中激光能量的沉积、分布 ,以及材料的破坏阈值和烧蚀规律的影响 .