激光除锈是解决船用钢表面腐蚀的有效手段，激光除锈参数的不同会导致除锈效果和耐腐蚀性能的差别，因此有必要系统研究激光除锈后钢表面耐腐蚀性能的变化规律。本文以EH36船用钢为研究对象，研究激光能量密度和扫描速度等参数对耐腐蚀性能的影响，研究表面形貌和元素成分的变化，阐明激光参数对腐蚀性能的影响规律，在此基础上确定耐腐蚀性能最优的激光除锈工艺。研究表明：EH36钢的耐腐蚀性能随激光能量密度和扫描速度的增大呈现先提高后降低的趋势，在最优参数下钢表面的氧含量符合耐腐蚀要求。当激光能量密度为3.820 J/cm²时，激光能量过量烧蚀基底，金属基底的晶粒尺寸变小、晶粒细化，晶界处活性位点密度变高，有利于金属的溶解，并降低了金属表面腐蚀产物的稳定性，从而降低耐腐蚀性能。在2.546 J/cm²激光能量密度、3000 mm/s扫描速度下，EH36 钢表面具有最优的耐腐蚀性，腐蚀电流密度比原始材料降低了57%。

核生化洗消是核生化防护保障重要环节之一, 激光清洗技术具有洗消效率高、保障要求低、无洗消剂污染等独特优势, 可避免水+洗消剂等其他传统洗消方式存在的后勤负担大、腐蚀设备、使用环境受限等不足, 是核生化洗消的一个新的研究领域。简述了激光清洗技术的发展历程、研究进展, 重点综述激光清洗技术在放射性粉尘、化学、生物等有毒有害物质洗消领域的研究及应用, 结果表明针对单一基底与污染物, 激光洗消是有效的, 但对不同洗消对象与污染物的激光洗消参数还需要展开进一步研究。激光清洗技术作为一种新型的洗消方式在核生化领域前景好, 文章对激光清洗技术在核生化洗消领域的发展进行了展望。

铝合金焊接技术在工业生产、 制造和维修等领域有广泛的应用, 焊缝内存在气孔导致焊接质量降低是铝合金焊接技术的常见问题。 由于铝合金表面金属氧化物是导致气孔生成的主要来源, 对激光清洗过程进行在线检测, 不但可以实时分析表面氧化物的清洗状态, 而且可以避免基体表面因为过度清洗造成损伤或二次氧化。 提出采用激光诱导等离子体光谱(LIBS)在线检测铝合金焊前激光清洗过程, 表征清洗后铝合金基体的表面状态。 LIBS技术可以对多元素成分同时检测, 拥有较低的检出限和较高的准确性。 搭建基于Andor Mechelle 5000光谱仪的铝合金焊前激光清洗在线检测系统, 剔除空气环境对实验结果的影响, 测试6061铝合金表面氧化物和铝合金基体的LIBS光谱, 分析两者独特的元素特征谱线, 采用X射线能谱(EDS)测试结果验证元素特征谱线的准确性, 并探讨激光清洗过程LIBS技术在线检测的可行性。 实验测试等离子体光谱谱线强度与激光能量密度之间的关系, 获得单次脉冲激光去除铝合金表面氧化物的损伤阈值, 结合X射线能谱的检测结果研究激光损伤阈值的成因及影响。 研究激光清洗过程等离子体光谱特征谱线与脉冲次数之间的关系, 提出基于O/Al特征谱线强度比值作为在线检测清洗效果及二次氧化损伤的评判依据。 为验证该评判依据的准确性, 将O/Al特征谱线强度比值随清洗次数的变化趋势与X射线能谱测试获得的氧元素原子百分比变化趋势进行对比。 实验结果表明： 采用200～700 nm范围内激光诱导等离子体谱线特征分析激光清洗状态, 可以剔除空气环境的影响； 氧元素和铝元素特征谱线准确反映出表面氧化膜与铝合金基体的成分差异； X射线能谱检测元素成分和含量表明氧元素含量随着激光清洗能量密度先减后增, 单次清洗铝合金的二次氧化损伤的激光能量阈值为11.46 J·cm-2, 小于损伤阈值的激光能量密度对铝合金基体的多次清洗未造成损伤, 等离子体光谱特征谱线强度与表面清洗状态相关, 656.5 nm(O Ⅱ)/396.2 nm(Al Ⅰ)谱线强度比值≤1.5%为激光清洗干净的依据。 研究结果有利于铝合金的激光清洗实时控制技术和焊接装置集成化。

近年来碳纤维复合材料(CFRP)由于性能优异, 受到工业领域广泛关注。 采用激光清洗技术预处理碳纤维复合材料表面的污染物和环氧树脂等杂质, 有利于改善碳纤维复合材料表面性能, 提高碳纤维复合材料胶接界面的结合强度。 在线检测激光清洗过程, 实时判断碳纤维复合材料的表面清洗质量, 是保证激光清洗效果的关键环节, 也是激光清洗装置自动化、 集成化的核心技术。 激光诱导等离子体光谱技术可以快速分析材料表面元素变化, 实现在线检测激光清洗表面状态, 在激光清洗领域有很广的应用前景。 采用Nd∶YAG高能量脉冲激光器产生的1 064 nm激光在空气环境中诱导产生等离子体, 利用改进型光栅光谱仪(ME5000)获取等离子体光谱, 在线检测激光清洗碳纤维复合材料。 研究外界空气环境对等离子体光谱检测结果的影响, 发现350~700 nm波段的元素谱线可用于碳纤维复合材料表面物质成分分析; 采用电子扫描显微镜观测的激光清洗表面形貌和X射线电子能谱仪测得的元素变化共同表征等离子体光谱检测的有效性, 通过采集不同激光能量以及不同作用次数的等离子体光谱图, 获得碳纤维复合材料表层树脂物质通过激光单次清洗干净的阈值, 研究激光清洗质量与激光诱导等离子体谱线成分及其强度变化的关系。 结果表明: 在获取的激光诱导等离子体光谱中, 光谱图中谱线波长在393.3 nm的S(Ⅱ)和589.5 nm的S(Ⅱ)谱线可有效在线表征碳纤维复合材料表面清洗质量; 激光单次去除干净表面环氧树脂的阈值为10.68 mJ; 低激光能量时需要清洗多次可以去除干净表面树脂; 高激光能量时清洗单次可使表面树脂去除干净, 多次清洗易造成基体损伤。 实验结果为激光清洗碳纤维复合材料的智能集成化应用提供工艺依据和技术支持。

为提高6061铝合金的焊缝质量,采用纳秒脉冲激光预处理6061铝合金表面,利用扫描电子显微镜观察其表面形貌,研究了不同激光参数下氧元素的线、面含量及分布;为了验证清洗效果,进行了焊接实验。结果表明:最优的激光预处理参数为:激光功率15 W,清洗5次。在最优的加工参数下,表面氧元素的质量分数为3.23%,氧主要分布在光斑搭接处,铝合金焊缝平滑均匀,无明显的缺陷存在;激光预处理后,铝合金表面的氧元素含量越低,焊缝质量越高;分布于光斑周围的少量氧元素不影响焊接效果。

室温, 常压下, 利用Nd∶YAG脉冲激光器产生的波长为1 064 nm, 脉宽12 ns, 能量分别180, 230和280 mJ的脉冲激光冲击Ti靶, 使用中阶梯光栅光谱仪检测了三种激光能量下对应的光谱。 调节延时器DG645的延迟时间, 检测了延迟0～500 ns时间范围内Ti等离子体对应激光能量下的发射光谱, 分析光谱, 可以得到了九条不同的的TiⅠ 和TiⅡ等离子体谱线, 证明在该实验条件下, Ti靶能够充分吸收能量电离且离子谱线具有不同的演化速率, 利用Saha-Boltzmann法计算并分析Ti等离子体电子温度, 实验结果表明: 相同的延迟时间, 激光能量越大, 谱线相对强度越大, 电子温度越高, 谱线相对强度的变化量随激光能量的变化量增大而增大; 在延时0～150 ns内, 三种激光能量下的等离子体电子温度和谱线的相对强度都随延迟时间的增加而快速下降, 其中280 mJ激光能量下的等离子体电子温度和谱线强度下降速率较快; 在150～250 ns范围内, 电子温度和谱线强度均随延迟时间的增加有一个缓慢的上升, 180 mJ激光能量下的等离子体电子温度和谱线强度的上升速率较快。 250～500 ns范围内, 三种激光能量下的电子温度和谱线强度均随延迟时间的增加而缓慢下降。

利用波长为1064 nm，最大能量为500 mJ的 Nd：YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击，并且改变激光能量，获得一系列等离子体特征谱线，结果表明：本实验条件下，获得铜原子谱线不完整，只有5条明显激发谱线，分别为：CuⅠ 406.33 nm, CuⅠ 458.69 nm, CuⅠ 521.8 nm, CuⅠ 529.25 nm, CuⅠ 578.2 nm。根据跃迁原理，得出激光不能使铜原子完全受到激发；选取CuⅠ 521.8 nm原子光谱与CuⅠ 578.2 nm的原子光谱谱线线型作为分析对象，发现其展宽线型不同，分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出，同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。