高能激光辐照诱导声波频率特性的实验研究

为了研究高能激光辐照诱导声波的频率特性以及实验条件对其的影响,采用宽频声传感器接收实验过程中产生的声波,并导入MATLAB中处理,得到其功率谱密度图。激光冲击实验采用铝箔吸收层、水以及不同约束状态下的K9玻璃约束层,对实验中产生声波的功率谱密度图做了详细分析,取得了图中最大峰值频率的分布数据。结果表明,不同约束层以及约束层的不同约束状态都会对声波功率谱密度最大峰值频率的分布有较大影响,而激光能量密度对其影响很小,同时该实验结果对激光冲击强化实现在线检测有重要指导意义。

激光复合处理K24超合金表面残余应力

利用激光冲击技术对经激光淬火形成的K24超合金先进行了复合处理,用X-350A型X射线应力仪测定了激光复合处理区的残余应力,同时分析了复合处理区在500℃回火处理工艺后的残余应力变化规律,并对K24超合金复合处理区疲劳寿命的影响进行了研究。结果表明,激光冲击处理K24超合金淬火区后的残余压应力为600 MPa以上,经500℃回火处理81、6 h后残余应力仍然大于基体的残余压应力,其回火稳定性较好,有利于提高K24超合金的疲劳寿命。

激光处理对Ti6Al4V焊缝表面应力状况的影响

激光冲击强化是利用高功率密度（GW/cm2）、短脉冲（ns量级）激光束辐射金属时产生高强度冲击波在金属材料或零件表层形成数百兆帕的残余应力,从而改善金属材料性能的一项新技术.利用Nd：glass重复率激光和机械喷丸分别对Ti6Al4V钛合金电子束焊缝进行了冲击强化处理,研究了激光冲击处理和激光冲击＋机械喷丸两种不同处理工艺对电子束焊缝残余应力的影响.试验结果表明,两种处理方式都明显改善Ti6Al4V钛合金电子束焊缝的残余压应力,尤其激光冲击＋机械喷丸工艺表面残余应力改变明显,而且在次表面层残余应力随着深度的增加而增大,最大残余应力出现在距表面20～30 μm左右.

激光烧结石墨烯钛纳米复合材料及其耐腐蚀性能

石墨烯增强钛基纳米复合材料,因其良好的力学性能有望成为轻质高强结构材料。为了研究其硬度和耐腐蚀性能,在AISI 4140合金结构钢的基板上采用激光烧结的方法制备了石墨烯钛纳米复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、拉曼光谱仪等研究了其微观结构、相组成和显微硬度等,并采用电化学极化法研究了激光烧结石墨烯钛纳米复合材料和纯钛在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:激光烧结后石墨烯存在并均匀分散于钛基纳米复合材料中,石墨烯的添加使得钛基纳米复合材料的显微硬度达到了450HV0.2,与激光烧结纯钛(180HV0.2)相比提高了1.5倍。石墨烯钛纳米复合材料的腐蚀电位比激光烧结纯钛的腐蚀电位有明显提高,从-0.64 V提高到-0.59V;同时,腐蚀电流从1.6×10-7 A/cm2降低到7×10-8 A/cm2,说明其耐腐蚀性能优于激光烧结纯钛。

ZnO纳米晶体的同轴送氧激光制备及其特性

利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及X射线能谱仪等试验方法对同轴送氧CO2连续激光制备的ZnO纳米晶体的形貌、组成成分以及相结构进行了分析.研究结果表明:同轴送氧激光辐射能够制备梅花状纳米晶体、四足晶体、纳米盘、纳米线等不同的纳米晶体;在不同的激光参数作用下,能够产生纯度很高的结构和性质相同的ZnO纳米晶体;并且ZnO纳米线阵列沿着金属锌板厚度生长,保持着自然的生长方向,有利于氧化锌晶体的提取,从而建立了一种制备ZnO纳米晶体的方法.

激光冲击强化恒弹合金3J58的力学性能

对3 J58恒弹合金试样进行激光冲击强化处理,采用纳米压痕技术测定了激光冲击区域、冲击影响区域和未冲击区域的纳米硬度和弹性模量,并对不同区域的残余应力进行测试.研究结果表明:激光冲击区域和冲击影响区域的纳米硬度、弹性模量和表面残余应力分布都有明显的改善.

遮光法测量铝薄板高压加载下的动态特征量

为了检测强脉冲激光冲击加载材料发生的动态变化,采用遮光原理设计了一种新的检测仪器,能较为准确地检测出在冲击过程中试样的动态特征量。结果表明,铝薄板(L2)在激光冲击成形过程中弹性变形和塑性变形同时存在,塑性变形的时间远远大于弹性变形。试样中心区域在弹性变形阶段的平均变形速率为3.2×10~3m/s,试样的平均应变率为8.9 × 10~4s^(-1)。该结果为相关激光冲击成形技术发展提供了实验依据。

基于激光冲击波三维无损打标的数值模拟

为了研究激光冲击波打标后标记区域的残余应力分布与材料变形情况,基于ANSYS/LS-DYNA建立了激光冲击波打标的三维有限元模型,通过激光诱导的冲击波加载,进行了打标的数值模拟。模拟结果表明,激光冲击波作用后的标记区域网格形成了与载荷直径相仿的凹坑,其残余应力均表现为压应力,并随着形变量的逐渐增加,在标记中心残余压应力达到最大值;材料厚度方向的残余压应力随着材料厚度的增加而不断减小,在1mm^1.4mm深度范围内载荷的作用效果不明显。这一结果可用于指导激光冲击波三维无损打标残余应力场的理论分析及其实验研究。

Ti/FTO复合薄膜的激光辐照处理及其光电性能研究

采用532nm波长的纳秒脉冲激光对由直流磁控溅射法制备的Ti/FTO复合薄膜表面进行了辐照处理,研究了激光能量密度对薄膜的表面形貌、晶体结构、光学性能和电学性能的影响。结果表明,采用适当能量密度的激光对薄膜进行激光辐照处理,一方面可对薄膜表面起到退火作用,促进薄膜晶粒生长、消除部分晶体缺陷,另一方面还可促使Ti层氧化成TiO_2层,最终使薄膜的综合光电性能得到提升。

反向传播人造神经网络预测激光微孔表面粗糙度

对304不锈钢试样进行了激光打孔试验,使用形貌仪测得了孔截面粗糙度参数,并通过反向传播神经网络,建立了基于激光功率、脉冲频率和离焦量三个工艺参数与孔表面粗糙度之间关系的神经网络预测模型。利用大量试验数据对样本进行网络训练,证实了该人工神经网络模型预测精度高,预测误差控制在6%左右,最大误差不超过8.08%。该模型可以准确地预测激光打孔表面的粗糙度和有效地缩短激光打孔作业的准备周期。

低碳钢与奥氏体钢激光焊接接头的组织与性能

异种材料焊接是使零部件具有多功能的有效途径,但材料性能差异导致焊接接头效果不佳。采用300 W的Nd∶YAG脉冲激光器,对低碳钢和奥氏体钢进行激光焊接,研究了激光焊接接头的微观组织、显微硬度及拉伸性能的变化规律,探讨了微观组织与力学性能之间的本质关系。结果表明,低碳钢的微观组织是铁素体+马氏体,奥氏体钢的微观组织是具有孪晶结构的奥氏体。低碳钢-低碳钢焊接接头焊缝区显微组织是板条马氏体,热影响区组织是马氏体+铁素体,焊缝区硬度是母材的1.85倍,拉伸断裂位置位于母材;奥氏体钢-奥氏体钢焊接接头焊缝区的显微组织是等轴状和柱状奥氏体,无明显的热影响区,焊缝区硬度与母材持平,拉伸断裂位置位于焊缝,焊接过程中孪晶的消失使奥氏体钢塑性明显降低;低碳钢-奥氏体钢的焊接接头焊缝区显微组织与奥氏体钢自身焊接组织一致,仅在低碳钢一侧存在明显热影响区,焊缝硬度高于奥氏体钢母材而与低碳钢母材持平,拉伸断裂位置位于奥氏体钢母材;三种焊接接头拉伸断裂方式均为韧性断裂。

纳米析出强化钢激光相变硬化工艺及组织性能研究

采用4kW光纤激光器对厚度为4．5mm的热轧700MPa级纳米析出强化钢进行激光相变硬化处理，主要研究激光功率、扫描速度对相变区组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明，激光相变区呈“月牙形”，主要由三个部分组成，由外至内依次是表面微熔区、相变硬化区和过渡区，三个区域的组织依次分别为马氏体+粒状贝氏体、马氏体和细小马氏体+铁素体。激光相变硬化处理后相变硬化区和过渡区(统称“硬化层”)硬度得到提高，平均硬度比基体提高了40～80HV0．3。随着激光功率的增加或扫描速度的减小，硬化层深度逐渐增加，功率为3．5kw时硬化层深度达到1．1mm。当扫描速度为20mm／s，激光功率在2．0～3．5kW之间时，激光相变硬化后试样的耐磨性较基体提高了29％～44％。研究结果表明激光相变硬化可显著提高实验钢的表面硬度和耐磨性能。