低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件，石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用。目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工，较高的加工成本限制了其进一步的发展。因此，提出了一种基于皮秒激光的低成本、低反射率石墨表面微结构制备方法。通过实验系统地研究了激光加工参数对石墨表面微观形貌及其反射率和亲水性的影响。结果表明，经激光加工后，具有微结构表面的石墨样品反射率明显降低。此外还实现了样品接触角的有效调控，同时验证了加工后石墨样品表面氧化石墨烯的生成。利用紫外皮秒激光器在石墨表面制备微结构的方法具有高效可控、低成本等优点，为制备表面功能组件方面的潜在应用提供了技术支撑。
皮秒激光 抗反射 表面浸润性 氧化石墨烯 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514005
1 1.江苏大学 新材料研究院, 镇江 212013
2 2.江苏大学 先进制造与现代装备技术研究所, 镇江 212013
3 3.江苏大学 机械工程学院, 镇江 212013
4 4.江苏大学 微纳光电子与太赫兹技术研究所, 镇江 212013
为改善碳化硅的表面润湿性能, 本研究利用脉冲激光加工表面处理和化学改性分别改善了碳化硅的表面形貌和表面能。实验选用皮秒激光加工方式构造表面微织构, 利用激光共聚焦显微镜分析了微织构的微观形貌, 并进一步分析了烧蚀形态与激光自身特性和加工参数之间的联系。研究发现, 激光加工效果以烧蚀为主, 重熔为辅, 而由于碳化硅烧蚀阈值和激光能量在光斑中的高斯分布特性, 形成的微织构的烧蚀凹槽呈倒三角形。此外, 选用的氟硅烷修饰剂使碳化硅表面从亲水表面转变为疏水表面; 通过改变加工参数获得不同微织构并进行氟硅烷修饰后, 碳化硅表面接触角最大提高到157°, 达到了超疏水效果。为了进一步探讨微织构对疏水性的影响原理, 提出了一个基于实际形貌参数的固液接触角模型。该模型阐释了接触角随微织构特征参数变化的机制, 固、气、液两两之间的接触面积影响了表面润湿性, 这为寻找具有最佳疏水性能的微织构提供了新的理论指导。
碳化硅 微织构 疏水性 皮秒激光加工 silicon carbide micro-texture hydrophobicity picosecond laser processing
1 江苏大学机械工程学院， 江苏 镇江 212013
2 泰雷兹公司激光解决方案部(法)， 法国 Elancourt 78995
对平顶光束激光冲击2024铝合金诱导的残余应力情况进行了有限元模拟与实验研究。改进了平顶光束诱导冲击波的压力分布模型，并将该模型用于残余应力场的有限元模拟。在实验室环境下获得了适合用于激光冲击的高质量平顶光束，并使用该光束进行激光冲击2024铝合金的实验，实验结果和模拟结果基本一致。研究发现平顶光束冲击2024铝合金有如下特点：存在一个阈值，当激光冲击波压力小于该阈值时，影响区内残余应力场近似均匀分布；当冲击波压力大于该阈值时会引起“残余应力洞”，但该“残余应力洞”内部近似均匀分布。在深度方向上，塑性影响深度和最大残余应力深度随激光冲击波压力的增加而增加。
激光技术 激光冲击处理 有限元分析 平顶光束 残余应力 中国激光
2012, 39(10): 1003001
采用高能量激光束对AISI 8620合金钢表面进行冲击强化，利用CETR UMT-2摩擦磨损试验机对激光冲击试样表面进行磨损试验，并用扫描电子显微镜观察磨痕表面的形貌，研究激光冲击强化技术对AISI 8620合金钢耐磨损性能的影响。结果表明，激光冲击在AISI 8620合金钢表层形成残余压应力层，虽然残余压应力会降低氧化磨损和粘着磨损的抗性，但是会增加疲劳磨损的抗性，使AISI 8620合金钢试样的耐磨性提高1倍，多次冲击耐磨性能会更好。随着载荷的增加，激光冲击的AISI 8620合金钢试样的平均摩擦系数呈现先缓慢减小后缓慢增加的趋势。
激光技术 激光冲击强化 AISI 8620合金钢 残余压应力
Author Affiliations
Abstract
School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
We address the effects of processing parameters on residual stresses and fatigue properties of LY2 Al alloy by laser shock processing (LSP). Results show that compressive residual stresses are generated near the surface of samples due to LSP. The maximum compressive residual stress at the surface by two LSP impacts on one side is higher than that by one LSP impact. The maximum value of tensile residual stress is found at the mid-plane of samples subjected to two-sided LSP. Compared with fatigue lives of samples treated by single-sided LSP, lives of those treated by two-sided LSP are lower. However, these are higher than untreated ones.
激光冲击强化 LY2铝合金 残余应力 疲劳寿命 140.3390 Laser materials processing 240.6690 Surface waves 350.3850 Materials processing Chinese Optics Letters
2011, 9(6): 061406
1 江苏大学机械工程学院,江苏镇江,212013
2 成都工具研究所,四川成都,610056
采用少无废料激光板材切割技术,可以大幅度地提高材料利用率,缩短切割时间,提高生产效率.激光切割路径优化算法和板材的无搭边排样技术是少无废料激光板材切割的关键技术问题.文章研究了少无废料激光切割路径优化原则,在此基础上,研究了少无废料激光切割编程技巧,并结合纺机板材的激光切割实践,进行了少无废料激光板材切割技术研究,结果表明,采用少无废料激光切割技术,材料利用率可10%～30%,切割长度可减少5%～10%.
激光 切割 搭边 排样 laser cutting technique scrap
