脉冲激光去除树脂基复合材料表面涂层 
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Removal of Surface Coating of Resin Matrix Composites by Pulsed Laser
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
图 & 表
图 1. 树脂基复合材料。 (a) 涂层;(b)基体材料
Fig. 1. Resin matrix composites. (a) Coating; (b) substrate
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图 2. 材料结构示意图
Fig. 2. Schematic of material structure
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图 3. 激光去除模式示意图。(a)烧蚀效应与振动效应共同作用;(b)临界状态;(c)烧蚀效应占主导
Fig. 3. Schematic of laser removal modes. (a) Combination of ablation and vibration effects;(b) critical status; (c) dominant ablation effect
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图 4. 激光辐照引起的材料应力分布示意图
Fig. 4. Schematic of stress distribution of materials induced by laser radiation
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图 5. 不同平均功率激光照射下材料表面的温度曲线
Fig. 5. Temperature curve of material surface irradiated by lasers with different average powers
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图 6. 涂层不同深度处的温度-时间曲线
Fig. 6. Temperature-time curve of coating at different depths
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图 7. 光斑有效重叠示意图
Fig. 7. Schematic of effective overlap of spots in removal process
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图 8. 清洗后的树脂基复合材料
Fig. 8. Cleaned resin matrix composites
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图 9. 台阶仪检测数据。 (a) 激光清洗部分至初始部分;(b)擦拭部分至激光清洗部分
Fig. 9. Measured data by step profiler. (a) From laser-cleaned part to initial part; (b) from wiped part to laser-cleaned part
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图 10. 样品的EDS分析结果。 (a)原始涂层;(b)不同状态的基体
Fig. 10. EDS analysis results of specimens. (a) Coating; (b) substrates in different states
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图 11. 不同状态样品的扫描电镜照片。 (a)初始状态;(b)激光清洗后;(c)打磨后
Fig. 11. Scanning electron microscope images of specimens in different states. (a) Initial state; (b) laser-cleaned specimen; (c) abrasive specimen
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表 1涂层和基材的热力学参数
Table1. Thermodynamic parameters of coating and substrate
| Material | Elasticmodulus /(N·m-2) | Linear thermalexpansioncoefficient /K-1 | ΔT /K |
|---|
| Paint | 1010 | 10-6 | 425 | | Substrate | 1010 | 10-6 | 425 |
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表 2环氧树脂涂层的热力学参数
Table2. Thermodynamic parameters of epoxy resin coating
| Thermalconductivity /(W·m-1·K-1) | Density /(kg·m-3) | Specific heat /(J·kg-1·K-1) | Absorptivity |
|---|
| 0.8 | 1.30×103 | 2.51×103 | 0.53 |
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表 3去除涂层厚度的计算值和实验测量值
Table3. Calculated and measured values of removal coating thickness
| Power /W | Calculated removalthickness /μm | Actual removalthickness /μm |
|---|
| 150 | 45 | 31 | | 100 | 36 | 20 |
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贾宝申, 唐洪平, 苏春洲, 蒋一岚. 脉冲激光去除树脂基复合材料表面涂层[J]. 中国激光, 2019, 46(12): 1202010. Baoshen Jia, Hongping Tang, Chunzhou Su, Yilan Jiang. Removal of Surface Coating of Resin Matrix Composites by Pulsed Laser[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(12): 1202010.
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