采用波长1064 nm的脉冲光纤激光器对KMN钢表面环氧有机硅漆进行清洗，以搭接率和能量密度作为变量，使用单次清洗和二次清洗两种工艺，探究了激光清洗参数对基体表面粗糙度和重新涂覆漆层附着力的影响，并分析了清洗后基体表面维氏硬度随清洗参数变化的规律和原因。研究结果表明，在能量密度为4.73 J/cm²和搭接率为0.4~0.7参数下，单次清洗漆层难以完全清除干净，需进行二次清洗以去除残余漆块。当第二次清洗搭接率小于0.5且能量密度小于4.25 J/cm²时，基体表层金属熔化导致表面粗糙度小幅下降，但在基体粗糙度高于0.6时，不会影响重新涂覆漆层的附着力。当第二次清洗搭接率大于0.5且能量密度大于4.25 J/cm²时，基材表面熔化和重新凝固引入拉应力，并发生相变和晶粒长大，导致清洗后试样表面硬度低于基材硬度。

曲面激光熔覆由于搭接率变化,易导致熔覆层厚薄不均。提出了一种自由曲面激光熔覆等搭接率熔道的轨迹生成算法。采用深度相机采集曲面的点云数据,确定一条点云束,对其拟合后作为初始熔道轨迹并根据等距离步长法得到加工点集。采用求交切片法获得垂直熔覆方向的曲面轮廓,在轮廓上搜寻加工点集的等距点。由等距点集拟合出后一道熔覆轨迹,从而保证搭接率相等。重复上述步骤直到轨迹遍历曲面。按加工点的法矢量方向确定熔覆喷头的运动姿态,使喷头轴线始终垂直加工表面。对半球形封头表面进行熔覆实验,结果表明:等间距轨迹规划算法结合喷头的变姿态适配,可获得搭接率一致的曲面熔道;得到的自由曲面激光熔覆层厚度均匀,硬度较高,无明显的道间隆起或凹陷等缺陷。

准分子激光线形光束在多晶硅薄膜的工业生产中有重要应用。基于自行研制的激光退火设备输出的线形XeCl 准分子激光对等离子体增强化学气相沉积制备的大尺寸非晶硅薄膜进行退火处理。研究了线形光束的能量密度、辐照数量对薄膜晶化程度的影响,讨论了制备的大尺寸多晶硅薄膜的晶化体积分数及均匀性。实验结果表明,薄膜晶化的阈值为194 mJ·cm-2; 薄膜的晶化体积分数随能量密度先线性增大,再缓慢减小,线性增长因子约为0.3, 当能量密度为432 mJ·cm-2时,晶化程度最优;当辐照数量超过20次时,薄膜的晶化体积分数维持稳定;当光斑搭接率为93.7% 时,制备的大尺寸多晶硅薄膜右侧区域的晶化体积分数为92.26%,相对标准差为1.56%,略好于左侧区域。该工作为线形光束晶化非晶硅薄膜的研究及准分子激光线形光束退火设备的国产化及提供了参考。

利用选区激光熔化(SLM)技术对S136模具钢粉末进行较优成形工艺参数下的块体成形试验, 试验测定了成形件相对致密度, 分析激光能量密度和熔道搭接率对成型致密度的影响规律。实验结果表明, 在激光功率140 W, 扫描速度550 mm/s, 扫描间距0.08 mm时, 相对致密度超过99%; 在最优相对致密度条件下, S136钢SLM成形线能量密度范围为0.255～0.26 J/mm, 熔道搭接率范围为25.77%～27.93%, 相对致密度与体能量密度之间满足关系式d＝-0.001 76×ψ2＋0.559 87ψ＋53.421 92, 并且体能量密度为159.05 J/mm3, 试件相对致密度到达最大值。

为了探究脉冲式激光选区熔化成形过程中的搭接率与搭接特性, 采用了弓形与抛物线形搭接理论模型, 并设计了单熔点、单熔道和多层块体的成形实验, 获得了不同条件下较优的搭接率。结果表明,单熔点熔宽随曝光时间增大而增大; 单熔道实验中, 曝光时间为40μs～60μs时, 单熔点间较合理的搭接率约为30%; 曝光时间为80μs时, 搭接率约为50%; 曝光时间为100μs～120μs时, 搭接率约为60%; 多层块体实验中, 单熔道间的搭接率为50%时, 块体表面形貌较好; 通过对块体进行致密度、缺陷、微观组织和拉伸性能分析可知, 当功率200W、层厚50μm、曝光时间100μs、点距65μm、线间距77μm时, 可得到致密度最高为99.99%的样件。该研究对认识脉冲式激光选区熔化成形过程中的搭接特性和搭接率选取是有帮助的。

为了解决毫/纳秒激光加工微孔质量低的问题,利用脉冲宽度为200ps的脉冲激光,采用高速旋切法对厚度为0.2mm的SUS 304不锈钢薄板进行直径为200μm的微孔加工试验,用激光共聚焦显微镜观察孔的外观形貌,研究旋切速率、激光功率和离焦量等因素对孔径、锥度和热影响区等加工质量的影响。结果表明,旋切速率对微孔内壁质量有直接的影响; 通过提高转速来降低激光脉冲重叠率可以减小微孔内壁的热影响区; 适当增加激光功率,能够改善旋切加工微孔切口处的加工质量; 采用正离焦加工能够一定程度减小孔的锥度。优化工艺参量能够加工出热影响区小、边缘质量好的小锥度微孔。

为实现高分面阵相机对垂直轨道方向的长条带区域一定重叠率的凝视搜索成像，设计了凝视姿态与地速运动互补偿的垂轨凝视搜索模型。通过划分垂轨长条带区域与构建目标三维运动速度，设计成像实时姿态变化与地球自转互补偿的引导策略，计算垂轨自适应搜索成像参数与实时变化指向姿态，并对卫星姿控精度对成像的影响进行了分析。最后，利用姿控三轴气浮仿真系统与CMOS相机对曲面LED目标模拟系统进行等比缩放物理仿真实验。结果表明：垂轨凝视自适应搜索成像参数为0.95时，可实现垂轨方向边缘帧间重叠率为85%、中心帧间重叠率为100%的渐变垂轨长条带成像区域，比全凝视成像区域扩大近4倍，姿控精度和姿态稳定性优于0.05°与0.003(°) s-1时，像移失配量小于0.9 pixel，对应的调制传递函数值为0.1559。

为了探索激光冲击20CrNiMo钢表面微造型摩擦学性能, 从表层微观结构和表面宏观形貌两个角度, 研究了激光冲击强化的方法对20CrNiMo钢表面摩擦磨损性能的影响。采用激光以不同搭接率搭接冲击20CrNiMo钢, 用透射电子显微镜观察激光搭接冲击20CrNiMo钢试样表层微观组织结构, 取得了试样表层晶粒状态的照片; 采用CETR UMT摩擦磨损试验机对其进行摩擦磨损试验, 取得了试样表面摩擦系数和磨损量的数据。结果表明, 激光冲击强化作用可以导致20CrNiM

为了解决在非晶硅薄膜太阳能电池的制备中, 喷砂除边工序存在污染大、加工一致性不佳等问题, 使用1064nm脉冲光纤激光器, 在加工速率3500mm/s、功率30W、重复频率80kHz、填充线间距0-05mm的参量下, 完成了激光除边, 获得了清除区电阻大于1000MΩ的样品。根据实验效果确定了最佳光斑交叠比, x和y方向的最佳比值分别为0-83和0-88。结果表明, 激光功率足够时, 光斑交叠情况会明显影响除边的效率和效果, 扫描速率应与重复频率和填充线间距匹配, 从而在最佳效率下获得理想的加工效果。

利用Rene95合金在DD3单晶基材的 (001)面、(100)面和与 (001)面夹角分别为 45°和 22.5°的晶面上进行激光多层涂覆 ,研究了基材晶体取向对单晶显微组织的影响规律。研究表明 ,当实验在基材的择优晶面 {001}上进行 ,涂层的组织为定向凝固柱状晶 ,晶体取向与基材的晶体取向相一致 ,一次间距约为 10 μm ,二次臂退化。当实验在基材的非择优晶面 (与(001)面的夹角θ分别为 45°和 22.5°的晶面 )上进行 ,涂层的晶体取向仍然与基材的晶体取向一致 ,但枝晶二次臂出现 ,θ为4 5°角的晶面与 22.5°角的晶面相比 ,枝晶二次臂的发展不平衡性加大。