1 武汉凌云光电科技有限责任公司，湖北 武汉 430205
2 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013
3 苏州大学光电信息科学与工程学院，江苏 苏州 215006
由于纯铜材料吸收的波长依赖性以及对红外激光吸收的温度依赖性和高导热性，1 μm 红外激光的纯铜焊接常常会出现焊接效果不稳定的问题，同时伴随着飞溅、孔洞等焊接质量问题。纯铜材料对激光的吸收具有很强的波长依赖性，在短波段的吸收显著增加，因此绿光和蓝光激光也被用来进行铜的焊接，并取得不错的焊接效果；然而，蓝、绿激光的高成本严重制约了其在精细微焊接中的应用。考虑到成本和焊接效果的平衡，本研究团队使用100 W/450 nm蓝色半导体连续激光辅助120 W/1.07 μm MOPA红外光纤纳秒激光对纯铜薄片进行点焊实验，蓝光的主要作用是焊前预热和焊后保温。实验结果表明：与单纯的红外MOPA激光焊接相比，蓝光辅助红外MOPA激光焊接焊点的表面形貌、拉力、飞溅以及孔洞等都有明显改善。
激光技术 纯铜片 激光点焊 蓝激光 MOPA光纤激光 双波长 中国激光
2022, 49(16): 1602008
1 江苏中科院智能科学技术应用研究院, 江苏 常州 213000
2 英诺激光科技股份有限公司, 广东 深圳 518000
纯铜及铜合金由于具有良好的导热性、导电性、延展性等特点, 受到工业界广泛的认可和应用。本论文基于532 nm纳秒脉冲激光, 初步探索了若干脉冲激光加工参数(如：平均功率、扫描速度、光斑尺寸等)对纯铜及铜合金成型的影响, 并通过优化的加工参数, 打印样品以验证532 nm纳秒脉冲激光3D打印纯铜及铜合金的可行性。
激光加工 纳秒脉冲 3D打印 纯铜 铜合金 laser processing nanosecond pulse 3D printing pure copper copper alloy
华中科技大学 光学与电子信息学院 激光加工国家工程研究中心, 武汉 430074
为了克服纯铜表面激光熔覆时热量难以积聚的困难, 得到冶金结合良好的Ni60熔覆层, 采用预热辅助脉冲激光熔覆的方法, 在纯铜表面进行了Ni60合金粉末的熔覆实验, 并建立了纯铜表面预热辅助脉冲激光熔覆过程的3维瞬态热弹塑性模型, 对温度场及残余应力进行了仿真。预热温度达到573K时, Ni60熔覆层中裂痕完全消除;预热温度为673K时, 激光熔覆的加工效率提升了2.2倍;预热辅助脉冲激光熔覆得到的Ni60熔覆层平均硬度达到800HV0.2; 常温下, Ni60熔覆层与ASTM52100钢相对耐磨性为4.45, 摩擦系数约是铜和ASTM 52100钢的57%。结果表明, 随着预热温度的升高, Ni60熔覆层中裂纹减少, 激光熔覆效率提高; Ni60熔覆层有效地提高了表面硬度, 减小了摩擦系数。通过预热辅助脉冲激光熔覆技术, 在纯铜表面制备得到无裂纹、无气孔的Ni60熔覆层, 可有效地提高铜基材的硬度与耐磨性。
激光技术 Ni60涂层 预热辅助脉冲激光熔覆 纯铜 残余应力 耐磨性 laser techniques Ni60 coating pulsed laser cladding with preheating pure copper residual stress wear resistance
1 四川大学 原子与分子物理研究所, 成都 610065
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
建立了玻璃包覆纯铜丝快速冷却过程温度场的有限元计算模型，模拟得出了冷却过程丝线横断面的温度分布图及节点温度随时间的变化关系。研究了冷却水温度、水流速度对玻璃包覆纯铜丝冷却效果的影响。结果表明:快冷时玻璃层内的温差最大可达45 K/μm，铜芯内温差最大为0.12 K/μm;随着冷却水流速增大,冷却效果增强，流速达到0.5 m/s时冷却能力饱和;冷却水温在283～303 K范围内变化时,冷却效果基本不变。
玻璃包覆 纯铜丝 温度场 数值模拟 glass coated pure copper wire temperature field numerical simulation
武汉华工激光工程有限责任公司, 湖北 武汉 430000
采用3 000 W光纤激光器对5 mm紫铜板进行切割, 分别研究了激光器功率、切割速度、辅助气体压力、离焦量的变化对切割质量(包括切缝宽度、热影响区域宽度、断面粗糙度, 挂渣量等)的影响规律, 并利用正交实验确定影响切割缝宽和断面粗糙度的因素主次关系, 优化出最佳切割参数。实验结果表明, 采用功率2 600 W, 速度1.4 m/min, 氧气压力16 bar, 负离焦4 mm的参数切割5 mm紫铜板可以得到切缝窄、断面光滑、无挂渣的良好切割质量。
光纤激光切割 5 mm厚紫铜板 激光参数 切缝质量 fiber laser cutting 5 mm pure copper sheet laser parameters cutting quality
郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室, 河南 郑州 450052
采用激光技术对Cu基材进行表面强化处理。使用扫描电镜(SEM)、电子能谱计(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对强化表面进行显微组织和物相分析，并测试了样品的显微硬度、耐磨性能和导电性能。结果表明，激光强化层无裂纹，组织细小均匀、呈快速凝固特征，强化层具有较高的硬度(平均硬度为625 HV0.1)和良好的耐磨性，其磨损失重仅为纯Cu基材的1/5，而激光表面强化使导电性略微降低。激光表面强化层硬度和耐磨性的提高可归因于颗粒强化、细晶强化和固溶强化的共同作用，而导电性的降低程度主要受稀释率的影响。
激光技术 激光表面强化 纯铜 耐磨性 导电性
