曲边矩形光斑激光淬火的理论研究

针对改善激光硬化层均匀性问题,提出了采用曲边矩形光斑进行激光淬火的方法,并对该光斑扫描作用下工件内的温度场及硬化层进行理论模拟.结果表明,与常用的矩形光斑相比较,曲边矩形光斑加强了光斑边缘的能量注入,所得到的相变硬化层分布均匀性更好.

相干合成子光束一致性检测研究

分析了激光相干合成装置及其光路调整要求,提出利用剪切干涉检测合成光路中子光束一致性的方法。分析剪切干涉原理,建立了剪切板干涉物理模型,以相干合成中两路矩形光束拼接组束为例,数值模拟并研究了子光束的整体倾斜、离焦所对应的剪切干涉条纹,得到了条纹图像与子光束光轴误差、离焦误差之间的对应关系,用于相干合成光路中子光束光轴和发散角误差的判断。光轴倾斜大于5μrad时,可以直接观察互干涉和自干涉条纹变化,发散角在大于10μrad时,干涉条纹变化明显。此外,剪切干涉的自干涉条纹平移可用来检测子光束间的活塞误差,可作为光束拼接相干合成中闭环相位检测和控制的手段。

基于凝聚介质模型的矩形均匀激光诱导冲击强化研究

基于凝聚介质模型分析了均匀矩形激光脉冲诱导冲击压强峰值,以及其在金属材料中产生的残余压应力分布。利用稠密气体状态方程和冲击波基本关系式推导得到矩形均匀激光冲击产生的塑性影响深度L_(p)与激光峰值光强I_(p)的2/3次方存在正比关系。对LY2铝合金材料进行矩形均匀激光冲击强化并测试其残余应力深度及振动疲劳寿命,残余应力深度超过1.2 mm,与未处理试件相比较,振动疲劳寿命平均提升了4.5倍。利用矩形均匀激光冲击强化可有效预防金属材料的振动疲劳失效,提高金属材料的振动疲劳寿命,延长金属材料的服役时间。