在 4 5 #钢表面进行了对NiCrBSi合金粉末添加V₂O₅的激光熔覆试验。通过优化激光熔覆工艺参数及V2 O5含量的优选 ,得到了质量良好、无裂纹且与基底冶金结合的熔覆层。实验表明 ,随V2 O5含量的增加 ,V2 O5对降低裂纹敏感性的作用逐渐明显直至最终消除裂纹。采用X射线衍射、扫描电镜对显微组织的观察分析表明 ,V2 O5降低熔覆层裂纹敏感性归因于V2 O5能够在快速凝固过程中起到均匀细化枝晶组织、抑制粗大块状脆性硬质相和提高覆层韧性的作用。

针对汽车发动机缸体、缸套、模具侧壁等垂直表面激光强化的需求 ,研制了垂直面送粉喷嘴和垂直面送粉激光强化系统 ,适合于内侧和外侧垂直面送粉激光熔覆和合金化及不送粉熔凝、相变硬化 ;利用该系统 ,选择合适的激光处理工艺参数 ,在垂直放置的灰铸铁表面进行了激光熔凝、送粉激光合金化、送粉激光熔覆等表面处理 ,分析了处理层的显微组织 ,合金元素成分分布与硬度分布。激光强化显著提高了基材的使用性能。垂直面送粉激光强化技术有良好的工业应用前景。

本文报道了在氮气气氛下 ,利用激光熔覆Al₅₀Si₁₅Cu₂₀Fe₁₅准晶粉末制备Al Si Cu Fe准晶态合金涂层。通过选取适当的激光熔覆参数 ,成功的制备了Al Si Cu Fe准晶态合金涂层。X射线衍射 (XRD)分析显示涂层中含有 1/ 1立方类似相α- (Al,Si)CuFe、β -Al(Si)Fe(Cu)相、λ -Al13 Fe4相和Al0 .7Fe3 Si0 .3 相。制备的涂层显微硬度达Hv914 ,α相和 β相中高的Si元素含量和类似相λ -Al13 Fe4的高含量是影响Al Si Cu Fe合金涂层硬度的主要因素。光学显微镜下显示Al Si Cu Fe合金涂层枝晶细密且取向比较一致 ,一次枝晶臂间距约为 2 5 μm ,且有明显的二次枝晶存在 ,二次枝晶臂间距约为 8μm。摩擦学试验显示 ,随着滑动速度的增加 ,涂层与对偶球之间的摩擦系数逐渐降低 ,且趋于稳定。

采用CO₂激光对(Ta₂O₅)_0.92(TiO₂)_0.08陶瓷的烧结改性进行了系统研究 ,分析了改性微观机理。所制备的陶瓷试样比普通炉烧试样的介电常数值提高了约 3倍 ,平均值约为 4 5 0 ,同时具有良好的热稳定性。通过X射线衍射相结构分析 ,确定激光烧结陶瓷试样中存在H -TiTa18O47高温相 ,采用金相和扫描电镜的分析方法 ,首次获得了陶瓷试样的 3D显微结构信息 ,激光烧结试样具有与普通炉烧试样明显不同的显微结构特征。相结构及显微结构的差异应是激光烧结试样介电性能改善的主要原因。

激光冲击板料变形是利用高能脉冲激光和材料相互作用诱导的高幅冲击波的力效应使板料产生塑性变形的新技术 ,本文利用Nd :Glass脉冲激光对厚度为 0 .8mm的LD31薄板进行激光冲击变形实验。所用激光参数为 :脉冲能量 15～ 30J,脉冲宽度 2 5ns ,光斑直径Φ8mm。利用ABAQUS软件对激光冲击下板料的变形过程进行了数值模拟 ,建立了激光冲击波加载的数学模型 ,探索激光冲击的主要参数和板料变形之间的相互关系 ,为激光冲击变形工艺参数的优化、板料变形的理论分析 ,实现大面积金属板料的柔性激光冲压成形提供依据。

轴类部件的损坏是工农业生产中常遇到的问题。大型轴件的损坏 (如发电机转轴、水泵泵轴以及卷扬机传动轴的损坏 )会造成重大经济损失与人身危害。同时 ,这些轴大都价格较高 ,生产周期长 ,具有较高的修复价值。传统工艺 (如手工电焊 )对轴类部件的修复存在着修复层结合强度低、工件易变形、操作难度高等问题。本文作者采用激光堆焊技术 ,进行了海水泵轴的激光修复实验。修复对象为一根已磨损的长 1.5m ,直径 30cm的海水泵轴。实验结果表明 :激光修复由于热量很快通过基体导走 ,不会造成大的热应力集中和变形 ;修复层与轴件基体是冶金结合 ,结合强度高 ,修复层更耐磨 ;数控编程等手段的运用大大提高了工作效率 ,也降低了现场操作的难度。

本文研究了激光直接制造镍基高温合金FHG95的工艺。通过不同的参数搭配共进行 314个试样的实验 ,按照一定标准 (宽度波动小于 5 %,单层熔覆厚度大于 0 .2mm ,表面没有粉末黏着 )选取成形效果较好的试样 ,分析总结了选择优化工艺参数的规律。分析了功率密度、送粉速度、扫描速度单独作用的机理和相互配比的方式 ,提出了送粉量承载率的概念 ,同时给出如何针对不同的熔覆层宽度、厚度选取工艺参数的方法。按照该工艺方法激光直接成形的镍基高温合金零件晶粒细小、组织致密 ,而且各元素含量与粉末相同 ,没有偏析。当熔覆基体尺寸为 2 0 0× 15 0× 2 5mm的低碳钢板时 ,激光功率密度应该在15 0 - 2 0 0W /mm2 ,扫描速度在 0 .2 - 0 .3m/min ,每瓦激光所能承担熔覆的合金粉末为 0 .0 2 g/min。当加工薄壁零件时 ,熔覆速度应大于 0 .5m/min ,单层熔覆厚度约为 0 .1mm。

为了增加基材与生物陶瓷涂层之间的结合强度 ,消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的开裂倾向 ,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在Ti- 6Al- 4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层 ,对其组织和性能进行了研究。结果表明 :钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中 ;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内 ;磷元素分布在合金层与陶瓷层中。合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒 ,基底组织主要为Ti(Al,P ,Fe ,V)相 ,白色共晶组织主要为Fe2 Ti4O +AlV3 ,白色颗粒为结晶析出的Al3 V0 .3 3 3 Ti0 .666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶 ,其上分布有灰色相和白色颗粒相 ,胞状晶主要为CaO、CaTiO3 和HA ,灰色相为 β -TCP及Ca2 Ti2 O6,白色颗粒相为TiO2 。陶瓷涂层表面形成了类珊瑚礁结构及短杆堆积结构。这种表面结构将有助于为骨细胞长入生物陶瓷涂层提供通道。陶瓷层与钛合金基体之间的结合强度大于 37.3MPa。合金层的最高硬度为 16 0 0HV0 .2 ,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为 130 0HV0 .2 。

在直接成型技术中 ,粉末输送系统直接关系到成型零件的尺寸精度 ,是确保成型技术关键的一步 ,连续稳定的送粉量是精确成型的重要保证。因而控制送粉量的稳定性、连续性极其重要。本文作者就此进行了长时间的设计研究 ,设计出送粉稳定可靠的螺旋送粉器。

镀锌板以其优良的抗腐蚀性能而大量应用于汽车工业中 ,由于锌的熔点和气化温度较低 ,在焊接加热过程中极易挥发 ,从而导致气孔、裂纹等焊接缺陷 ,给镀锌板的焊接带来很大问题。激光填丝钎焊的低热输入与小加热区域的特点可有效解决镀锌板焊接的上述问题。本文研究了激光功率、光斑直径、加热时间等对钎料在镀锌板表面铺展行为的影响 ,并在此基础上对卷对接接头、对接接头、搭接接头的激光填丝钎焊工艺特点进行了试验研究 ,分析了镀锌板激光填丝钎焊的主要缺陷及其关键影响因素。

本文以 5 .0mm厚LF6防锈铝合金板为试验材料 ,进行了CO₂激光 -MIG电弧射滴过渡的旁轴复合焊接试验。试验结果表明 ,在激光锁孔效应下 ,CO₂ 激光 -MIG复合焊接铝合金不仅具有在较宽的参数范围内焊缝成形美观 ,熔深熔宽增加 ,无气孔等优点 ;而且还发现 ,与单MIG焊接的熔滴过渡特性相比 ,复合焊接过程中一方面由于激光能量和激光锁孔效应产生的大量金属等离子体对熔滴的热辐射作用 ,促进了熔滴过渡 ;另一方面由于激光等离子体对熔滴的吸引力和金属蒸气对熔滴的反冲力又阻碍了熔滴过渡 ,两者综合作用改变了熔滴过渡方式和过渡频率。在此基础上 ,通过对复合焊接过程中焊接电流和电弧电压波形以及熔滴过渡特征的分析 ,进一步研究了激光功率、激光与电弧的作用位置以及激光束离焦量对复合焊接过程中熔滴过渡频率的影响规律。

本文在厚度为 0 .5- 2 .0mm的 5Cr4Mo3SiMnVAl(0 12Al)模具钢和Cr12MoV模具钢薄板上 ,采用脉冲Nd :YAG激光进行了激光熔凝实验 ,研究了工艺参数 (脉冲宽度和脉冲频率 )、材质和材料厚度对激光熔凝后熔凝层显微硬度特征的影响。结果表明 :随着脉冲宽度的增加或脉冲频率的减少 ,激光熔凝区的显微硬度有减少的趋势 ;Cr12MoV模具钢的激光熔凝区的显微硬度比 0 12Al模具钢的低 ;随着材料厚度的增加 ,激光熔凝区的显微硬度表现为先增加后减少的趋势。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因。

目前国内外在激光加工中普遍应用的数控系统是一种专用型、封闭式的系统 ,无法适应现代高柔性、低成本的加工要求。因此 ,本文研制了一种基于工业PC的开放式多功能激光加工数控系统 ,以通用的Windows操作系统作为开发平台 ,同时具有硬件和软件的开放性。该系统具有如下特色 :设计了编程专家系统 ,使用者无需学习G代码和PMAC卡宏指令即可编程 ;通过自动编程系统可将激光切割的CAD图形自动转换为加工代码 ,并可自动选择最佳切割顺序 ,保证最短空程路径 ;提出了一种PID全离线检测方案 ,大大加速了激光加工机多轴控制参数的调节和优化进程。该数控系统已成功地应用于激光切割、焊接、表面处理、快速直接制造等多种激光加工。

RPC钢是一种具有超细的贝氏体组织和较好力学性能的新一代钢铁材料。激光焊接有很快的加热和冷却速度 ,热作用范围窄 ,在合适的工艺条件下可避免RPC钢HAZ的软化 ,激光焊接是高质量焊接RPC钢的方法之一。本文利用 4kWYAG激光对RPC钢焊接接头组织进行了实验研究 ,分析了在激光焊接工艺条件下焊接接头组织及其变化规律。实验结果表明 ,RPC钢激光焊接接头的主要组织是由板条状的贝氏体铁素体板条和板条间呈方向性分布的岛状的M -A组元组成的粒状贝氏体 ;随着热输入的增大 ,M -A组元的平均宽度、总量增大 ,M -A组元单位长度的数量减少 ,长条形M -A组元比例下降 ,而方块形M -A组元比例上升 ;焊接接头显微硬度随热输入的增大而减小 ,均高于母材 ,未出现明显的软化区。

采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。

高汇聚同轴送粉喷嘴是激光快速制造的核心装置之一 ,同轴送粉喷嘴最基本的功能应该包括通光与粉末的均匀汇聚 ,粉末汇聚程度越高 ,则粉末利用率越高、制造精度越高。本文通过优化喷嘴结构设计 ,使喷嘴的汇聚率大大提高 ,所得到的熔覆道宽度可达到 1mm以内 ,通过加入导向气流 ,进一步提高了粉末的汇聚率 ,同时又对熔池进行保护 ,为提高激光直接制造的精度提供了可能性 ;喷嘴核心结构均通水冷却 ,使喷嘴在工作过程中始终保持较低温度 ,延长了使用寿命又保持了熔覆过程的稳定性 ;喷嘴上加装了温度传感器 ,随时监测喷嘴温度 ,一旦温度超过设定值 ,便给出报警信号 ;根据熔覆过程中对熔覆道宽窄要求的不同 ,喷嘴结构上设计了调节光斑大小的功能 ;为了确保激光束能从喷嘴的正中出来 ,使光束与粉末流完全同轴 ,喷嘴结构上设计了调节机构。利用此喷嘴进行激光熔覆 ,获得了较为满意的效果。

基于热作用的激光烧蚀加工已成为解决超硬磨料砂轮修整的有效手段之一。由于激光和待加工材料相互作用机理复杂 ,导致直接用激光进行烧蚀加工的精度不可能预先精确地确定。本文设计了一套以DSP芯片为微处理器的在线检测、控制激光烧蚀加工的闭环控制电路系统。该系统以声光调QYAG连续激光作为测量光源 ,采用光学三角测量装置将光斑投射到光电位置传感器PSD上 ,将待加工表面相对指定位置的偏移反映为光斑在PSD上的位置变化。闭环控制电路对位置变化电流信号进行实时处理 ,转变为控制脉冲输出 ,经过调制和放大 ,控制声光调QYAG激光巨脉冲的发射 ,从而对激光烧蚀加工进行有效控制 ,得到较理想的整形精度。本控制系统的特点是 :它的初始信号是一常数值为零 ,直接利用测量信号进行控制 ,这对测量和控制电路的实时性要求较高 ,本系统能够满足实时性的要求 ,系统具有一定的抗干扰能力 ,能在高频脉冲烧蚀加工的条件下正常工作。

激光深熔焊接时伴随着高电量等离子体的产生。位于小孔上方的等离子体叫做等离子体云 ,而存在于小孔内部的等离子体则称为孔内等离子。本文设计了能直接观测小孔孔内等离子体光发射的实验 ,即用高功率激光焊接夹持铝膜的两片GG17玻璃 ,完全避免了孔外等离子体云对小孔内部孔内等离子体观测的影响。结果表明 ,小孔孔内的孔内等离子体对激光与工件材料的能量耦合有着重要的影响 ,具体表现为焊接深度和焊接宽度的变化 ;当减少两片GG17玻璃所夹持铝膜的厚度 ,即模拟降低小孔孔内等离子体的浓度时 ,可以得到更深的焊接深度 ,此时小孔孔内等离子体的温度相对较低。这就为定量研究小孔孔内等离子体提供了一种新的方法和手段。

膏药在上膜之后、包装之前必须经过切割加工成一定规格的小片。传统的膏药切片工艺是采用刀片对由步进电机控制的条状、长幅面的膏药进行机械式切割。这样不仅速度低、精度不高而且生产效率低。为保证膏药切片的合格率 ,提高生产效率 ,我们采用先进激光加工技术和控制、计算机技术相结合 ,研制了一种新型切割系统%D%D激光在线膏药切片系统。与传统机械式切割相比 ,该系统具有连续、稳定、精度高、非接触等一系列特点 ,并成功地将生产效率提高了 8倍。本系统是激光切割技术在医用橡胶膏剂领域的又一成功应用 ,具有极强的实用价值和良好应用前景。

介绍一种新型的薄型非金属材料群孔的加工系统。这种加工系统实现了群孔的孔径可调 ,孔距可调以及孔的布局排列可调 ,可进行在线动态制孔。该系统采用CO2 激光器和高速振镜作为系统的核心器件。为了实现宽幅面 ,高速制孔 ,采用了高速振镜制孔的光路形式。制孔单元由激光器、光学扩束、振镜和聚焦系统构成。制孔方式方面采用以精密测速单元为核心的位移跟随技术 ,实现在线动态制孔。主控制的硬件系统由工控机及脉冲、数据、D/A转换等接口单元组成 ,并采用配套的控制软件进行制孔控制及校正。同时配备有恒温、水冷系统、排烟系统和安全保障措施等一系列的辅助设计。

激光拼焊技术是将两块或多块具有相同或不同机械性能、不同表面状态的钢板使用激光焊接的方法连接成毛坯件 ,然后进行整体冲压成轿车结构件。近几年 ,激光拼焊技术在欧美等国得到迅速发展 ,其运用的重点也逐渐从最初解决板宽发展到主要解决降低车身重量、降低油耗和减少污染排放。这对减少加工工序、降低成本 ,提高生产效率、减少材料消耗都有十分重要的作用。通过激光拼焊技术减少了原先多道冲压工序次数 ,现改为一次冲压成形 ,对控制板材冲压成形废品率起到一定的作用。激光拼焊板以其高质量、高效益、低成本备受汽车和钢铁工业界的极大关注。本文详细阐述了激光拼焊技术在轿车上应用的情况 ,并就国内激光拼焊技术的发展和研究作了介绍。

根据连续调制激光辐照样品的一维与三维理论。并对其进行比较 ,得到无论是高热扩散率还是低热扩散率材料 ,只要频率大于 4 0Hz时 ,光热辐射测量三维理论可以用一维理论代替。及样品热扩散率越低 ,一维光热辐射测量理论和三维理论一致 ,所需要的频率就越低。这就为何时使用一维光热辐射测量理论提供依据。

本文在研究了共焦式测量原理的基础上 ,研制出一种含参考光路的可旁向测量的共焦式新型激光测头。这种测头舍弃了共焦式测头中的微型位移传感器 ,简化了系统结构 ,降低了成本。文中论述了其测量原理及结构 ,给出了测量系统的动态特性的实验结果。结果表明激光测头的测量分辨力为 0 .2 μm ,动态特性为 336点 /秒 ,测量范围为± 0 .1mm。

为了制备高纯度的非晶纳米粉体 ,在传统的激光诱导化学气相沉积法反应装置的基础上 ,引入"双光束激励"的新方法 ,利用正交紫外光束激励分解 ,从而提高气相中N/Si比 ,减少产物中游离硅的浓度。研究了粒子的红外吸收光谱特性 ,并指出表面效应和量子尺寸效应导致粉体红外吸收光谱的蓝移和宽化现象 ,同时红外吸收光谱中的这些反常现象也验证了粉体的纳米特性。

利用Q-开关Nd:YAG激光器产生的1.06μm、10ns的脉冲激光聚焦在空气中的Cu靶上,观测了激光诱导的Cu等离子体发射光谱。采用激光能量为 45mJ/ pulse ,分析了波长范围为440nm到 540nm的空间分辨发射光谱。在局部热力学平衡 (LTE)条件近似下 ,根据谱线的相对强度 ,得到了等离子体电子温度约在 104K以上 ,给出了靶面附近电子温度和谱线半高全宽的空间演化规律。

目的:观察595nm可变脉冲染料激光治疗皮肤血管性疾病的临床疗效。方法:皮肤血管性疾病患者145例,其中鲜红斑痣42例,草莓状血管瘤10例,海绵状血管瘤2例,面部毛细血管扩张45例 ,血管痣15例 ,蜘蛛痣9例 ,酒糟鼻 15例 ,疤痕增生7例。应用595nm可变脉冲染料激光 ,针对不同病变类型 ,采用不同治疗参数进行激光辐射治疗。结果:经过1-10次治疗 ,不同血管性疾病的有效率分别为 :草莓状血管瘤、面部毛细血管扩张、血管痣、蜘蛛痣、酒糟鼻100 % ,鲜红斑痣97% ,疤痕增生85 % ,海绵状血管瘤 5 0 %。所有病例在治疗后均未遗留瘢痕。结论:应用595nm可变脉冲染料激光治疗皮肤血管性疾病,具有无痛苦、不损伤表皮 ,不留疤痕 ,疗效显著等优点 ,是目前治疗皮肤血管性疾病较安全、有效的方法。