航空铝合金材料激光冲击强化实验研究

用自行研制的激光冲击强化处理装置对 70 5 0航空铝合金两种状态的材料T745 1,T745 2进行了冲击强化试验 ,对试件进行了表面压应力测试和结构分析 ,结果显示 ,试件表面具有较大的残余压应力 ,材料内部有较高的位错密度。并进行了疲劳强度测试 ,测试结果的S N曲线表明 ,在中等的加载强度下 ,试件的疲劳强度提高到 2倍以上。

强激光驱动冲击波特性研究

描述了用于激光冲击强化中的激光驱动冲击波的产生、测量及在材料中的传播特性。讨论了激光功率密度的变化对冲击波峰值的影响。并对水作约束层时产生的等离子体环现象进行了解释。最后讨论了激光波长和脉冲宽度的变化对冲击波的峰值和持续时间的影响。

约束结构下激光冲击波特性实验研究

在约束结构下用短脉冲强激光对不同形状的铝片进行了冲击对比实验,研究了约束层和表面黑色涂层的作用。进行了水约束层作用的实验,所得的应力波强度与无约束层时相比有大幅度提高,但低于理论预测值。比较实验结果发现,黑色涂层更主要的作用是防止靶表层的烧蚀破坏,而冲击过后剩余的涂层会明显地衰减传向靶中的应力波。对于实际工程应用中有重大意义的非规则平面情形下的约束机制,实验表明,在曲率半径大于400mm时平面约束结构的作用依然有效。

激光冲击波在铝靶中衰减特性研究

本文利用PVDF新型压电传感器对激光冲击波进行了多点实时测量，得到了激光冲击波在铝中的衰减规律．所得结果对激光冲击强化以及材料本构和动态断裂研究等均具有十分重要的价值．

PRM、PTM组合调Q钕玻璃激光系统输出特性研究

介绍了脉冲反射式 (PRM)、脉冲透射式 (PTM)组合电光调Q激光系统的主要工作原理 ,并对影响其输出特性的主要参数进行了较系统的理论分析 ,给出了光束中两偏振分量间相位差与晶体两端所加的电压之间的关系、系统输出能量透过率与所加电压间的关系。通过实验对组合调Q钕玻璃激光系统输出特性进行了测试 ,得到了较为理想的结果。

激光冲击波的幅度和时间特性的理论研究

理论上讨论了激光辐照形成的高压冲击波的幅度和时间特性。对约束结构 ,认为等离子体的横向膨胀对冲击波产生重要的影响。计算表明 ,横向膨胀比纵向膨胀缓慢得多 ,但同样大小的横向线度增长对冲击波强度的衰减却远远强于纵向膨胀的作用。这意味着 ,等离子体的横向膨胀不能忽略。

高功率激光的时间、空间和频率特性的测量

在万兆瓦可调谐钕玻璃激光装置上，对激光束时空特性参数—脉宽、发散度及线宽等进行了测量，获得了较精确的测量结果。

高功率钕玻璃激光系统Cr^(4+):YAG被动隔离技术研究

在高功率钕玻璃激光系统中,插入用Cr4+:YAG晶体作为被动隔离器,抑制高功率钕玻璃激光系统中的放大自发辐射(ASE)能量的产生。通过实验对隔离前后的系统ASE能量的测量,得到了较为理想的结果。

约束层材料及靶材表面特征对激光冲击波的影响

观测了不同约束层材料及不同靶材表面特征情况下产生的激光冲击波。实验发现 ,约束层对激光冲击波的脉宽有显著的展宽作用 ,且冲击波的峰压值随约束层材料的声阻抗的增大而增大。另外 ,研究了表面涂层对冲击结果的影响 ,重新认识了其作用。针对于实际应用 ,还试验了曲面靶材的冲击强化 ,讨论了约束结构的有效性问题。

7050航空铝合金结构材料激光冲击强化处理研究

用自行研制的激光冲击强化处理 (LSP)装置对两种重要航空铝合金结构材料 70 5 0T74 5 1,70 5 0T74 5 2冲击强化试验 ,进行了疲劳寿命对比试验。给出了反映疲劳应力水平与结构件寿命对应关系的σm N曲线。结果表明 ,在6 7 3MPa的加载应力水平下 ,激光冲击处理后 70 5 0T74 5 1结构材料的疲劳寿命提高到未经处理的 4 35 % ,而70 5 0T74 5 2在 81 4MPa的应力水平下提高到 5 18%。并对试件进行了激光冲击处理机理的研究 。

强激光冲击铝合金改性处理研究

利用新型聚偏1,1-二氟乙烯(PVDF)压电传感器,实现了对激光引发的冲击波压力的实时测量,得到激光引发的冲击波峰压在铝中成指数型的衰减规律;观测了不同约束层材料在铝靶表面产生的激光冲击波,研究了不同约束层对冲击效果的影响;最后用激光冲击强化装置对7050-T7451航空铝合金结构材料进行了冲击强化处理,对试件激光冲击区存在的残余压应力及位错密度进行了测量.结果显示经激光冲击处理的试件表面具有极高的残余压应力,可达-200 MPa以上.激光冲击处理后铝合金的位错密度得到显著的提高,疲劳寿命提高到175%～428%.这些重要结果对激光冲击改性处理技术的实际应用具有指导性作用.

强激光驱动高压冲击波特性研究

利用响应快、测压范围宽的新型绝缘膜组合式高聚物压电传感器 (PVDF压电传感器 )以及PIN硅光二极管和 PHIL IPS PM 332 0 A型示波器 ,实现了对激光引发的冲击波压力的实时测量。得到了激光冲击波在铝靶中的平均传播速度为 6 .38× 10 3 m/ s,与通常的声波纵波在铝中的传播速度 (6 4 0 0 m / s)很相近。激光引发的冲击波峰值压力在铝中的衰减规律是指数型的。

激光冲击强化机理研究

研究表明 ,高功率密度激光作用于材料表面时 ,表层材料吸收激光能量产生等离子体 ,它喷射爆炸时形成了强烈的冲击波 .当材料表面覆以约束介质和吸收涂层时可大大增强冲击波强度 ,从而有一个强大的冲击动量作用到材料表面 ,当冲击强度超过材料的动态屈服强度时 ,就在材料上造成一个塑性变形层 .塑性层中存在着表面残余压应力和高密度位错 ,这些因素的综合作用延长了材料的抗疲劳寿命 .

7050航空铝合金激光冲击强化残余压应力研究

用激光冲击强化处理装置对重要航空铝合金结构材料7050T7451、7050T7452不同工艺条件下进行了冲击强化处理,并对试件激光冲击区存在的残余压应力进行了测量。结果显示经激光冲击处理后试件表面具有极高的残余压应力,可达-200MPa以上;经过两次迭加冲击处理能够极大提高强化效果,其残余压应力相比单次冲击处理提高1倍以上;单面两次迭加处理与双面依次迭加冲击处理相比,试件正面(先冲击一面)残余压应力水平相当,且双面依次迭加处理试件反面(后冲击一面)的残余压应力远小于正面。以上一系列重要结果均为首次通过试验发现,对激光冲击强化处理技术的实际工程应用具有指导性意义。最后还给出了相应的表层组织结构分析和疲劳寿命试验结果。

实验参数对激光冲击强化效果的影响

测量了冲击波的压电波形、压力波形和工件上所形成的凹坑深度 ,并讨论了约束层及涂层对冲击波的影响 .

高功率激光冲击处理装置及其驱动冲击波实验研究

对实验研制的高功率、短脉冲强激光冲击处理装置进行了输出特性研究,其输出能量不稳定度和激光脉冲功率不稳定度分别为±3.8%和±6.5%。采用透镜列阵的焦斑均匀化系统使光强分布起伏度达到±12%。并利用新型压电传感器(PVDF压电传感器)对其引发的激光冲击波压力进行了实时测量。

激光冲击处理提高航空铝合金材料疲劳寿命的实验研究

激光冲击处理(LSP)是利用高功率激光辐照到金属材料上,产生高强度应力冲击波并在材料内部产生塑性应变,从而改变金属材料表层显微结构及其机械性能的一种新型材料强化技术.本文报道利用小型化千兆瓦级激光冲击强化装置的输出激光束(激光脉冲宽度为20 ns,激光功率密度为1.5～2.2 GW/cm2),对航空铝合金材料(7050T7451双联试件,320 mm×30 mm×5 mm,激光冲击区直径为9.5 mm)进行的激光冲击处理实验研究结果,获得了7050T7451航空铝合金材料的应力-寿命曲线(σr-σm曲线),从而得到相应的飞行载荷谱下的寿命范围.结果表明,经激光冲击处理后材料的疲劳寿命与未冲击材料的疲劳寿命相比提高了1.75～4.35倍.文中对上述试验结果进行了分析和讨论.(OE15)

激光引发等离子体光谱法的研究进展与应用前景

激光引发等离子体光谱法(LIPS)作为新发展的技术,其应用已得到广泛认同。结合LIPS工作原理主要讨论其优缺点、所需实验设备、最近研究方向及其应用前景。

用激光推进轻型飞行器的初步实验探索

在激光冲击波技术及其应用研究的基础上,已知当合适功率密度的激光辐照物体表面时,表层材料吸收激光能量而产生高温等离子体,它喷射爆炸时产生冲击波,对物体施加一个冲击力,当冲击力超过物体重量即可把它推动发射出去.如用重复率激光继续辐照它,就有相应重复率的推力使之不断加速而继续飞行. 用单次脉冲激光把一个重5.87 g的模拟子弹发射到1.48 m的高度,并首次近距离又比较清晰地拍摄到激光诱发的等离子体喷射时产生的火光烟柱以及子弹飞行的照片,算出该子弹飞行初速度为5.38m*s-1.我们认为:1) 如果与遥感雷达和制导技术结合,将有可能用激光发射炮弹去清除空间垃圾;2) 当激光器做得足够小,并用太阳能做动力源时,将有可能把它安装在由常规火箭发射的大型飞行器内部,在飞行器进入轨道而失重后,利用该激光器将能使飞行器变速和变向,以操纵飞行器的飞行.(OE3)

重复率高功率Nd玻璃激光器的热透镜效应的消除

研究了重复率高功率强激光作用下热平衡状态激光的热透镜效应。观察和分析了激光棒从非热平衡到热平衡状态的热透镜效应,通过采取插入光学补偿系统的方法,使得激光器系统在热平衡状态下的热透镜效应得以消除,从而得到较好的激光输出和稳定的实验系统。