为改善AZ91D镁合金的表面性能, 采用预置粉末脉冲激光熔覆法在镁合金表面制备钴基合金涂层, 用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析熔覆层与基体结合界面特征、熔覆层成分。并结合Co-Cr相图、Co-W-C相图分析了熔覆层的组织形成过程, 对基体及熔覆层显微硬度和耐蚀性进行测试。结果表明:合金层与基体冶金结合,熔覆层无明显缺陷; 熔覆层硬度约为560 HV达到基体的9倍; 钴基合金层的耐蚀性能较高, 自腐蚀电位比AZ91D镁合金基体提高1.18 V, 腐蚀电流降低约5个数量级。

采用3.5 kW Slab CO2激光焊接不锈钢, 利用高速摄像观测焊接等离子体形态, 采用光谱仪探测等离子体光谱, 并利用相对强度法计算等离子体电子温度。结果表明: 在氦气保护下, 等离子体高度随时间周期性振荡, 振荡频率约为530 Hz; 熔池表面附近等离子体的温度为8 392 K左右。进一步分析表明, 等离子体对入射激光的吸收不足10％; 等离子体周期性振荡对焊接过程稳定性影响不明显。

由于必须经受高转速、高压、高温等苛刻的工作环境, 航空发动机零部件在服役一段时间后会出现磨损、磨蚀、变形、开裂等损伤而无法继续正常使用, 重新制造并更换这些被判定为失效的零部件将给用户造成巨大的经济损失和时间损失。三维激光堆焊技术作为一项先进的修复技术, 能够实现损伤零件的高性能、快速响应修复, 和传统氩弧焊等修复工艺相比, 由于具有零件本体变形小、热影响区小、修复后零件性能几乎无损失等特点, 近年来该技术成为制造领域的研究热点并在航空发动机制造与大修中逐步开始获得应用。本文针对航空发动机叶片与热端部件的修复, 分析了影响三维激光堆焊技术获得工程应用的关键问题, 包括: (1)基于叶片损伤部位三维反求与重建数模的叶型精确堆焊与加工。(2)叶片本体与修复区界面处受热后裂纹。(3)定向凝固叶片/单晶叶片修复区组织的选择与控制。(4)激光修复后残余应力的消除及零部件本体的变形控制。在此基础上进一步评述了以上关键问题的解决途径。

激光以其非接触加工和高能量密度的特点在高强度纤维复合材料的切割领域体现了价值。针对大幅面层压式高强度纤维复合材料切割, 采用超脉冲射频CO2激光器, 设计了一套平台切割系统与振镜扫描结合的大幅面混合激光切割系统, 在快速、高自由度的振镜切割系统与精细、大幅面的平台切割系统之间可方便切换, 还可进行两种方式协同工作的拼接式切割。采用该系统, 对层压式高强度纤维复合材料、凯芙拉以及尼龙66进行了工艺实验, 分析了材料特性、激光能量与切割速度等因素对切割效果的影响。

用上海团结普瑞玛激光设备公司的SLC-X1225-H型激光焊接机, 配置数控送丝系统对厚为2～6 mm 的30CrMoSiA钢作了激光填丝拼焊的焊接试验。研究了激光功率、材料厚度、焦点位置、喷嘴高度、送丝速度、保护气体等参数对焊接速度、熔透率和焊接质量的影响。

介绍了激光叠焊幅面为2.4 m×1.2 m, 厚度为1.2 mm的不锈钢板式热交换器的焊接要求和焊接工艺。板式热交换器属压力容器, 因此焊接质量有严格的要求, 针对大幅面不锈钢的尺寸大和易变形等特点, 采取先点焊, 再焊边框, 最后焊内部小圆的工艺流程。点焊有效地控制了焊接过程中变形问题, 并有效地消除了上下板材的间隙问题。内部圆采用了不闭合焊接的处理方法, 显著地减少了气孔现象。对实际焊接后的板材进行耐压试验表明, 采用新焊接工艺的成品件可以承受110 MPa的压力。

为了开发一种有效的激光冲击强化工艺故障诊断系统, 基于声学诊断原理, 对激光冲击强化过程中采集到的声信号进行小波包分析, 提取出能够指示故障状态的声学特征信息, 并验证了其有效性。最后将提取的特征信息结合人工神经网络, 建立了激光冲击强化的故障诊断系统模型。

以红外成像光学系统为例, 运用矩阵光学追迹法, 对其产生的三种回波进行研究: “猫眼效应”; “近似猫眼效应”; “剩余反射效应”。研究结果表明: “猫眼效应”和“近似猫眼效应”产生的回波概率极低, 而“剩余反射效应”的回波相对较稳定, 回波概率较高。综合利用这三种反射回波, 将大大提高探测概率。

数字微反射镜器件(DMD)是数字式光处理 (DLP) 投影显示技术的核心, 有着巨大的应用潜力。叙述了DMD的控制原理和特点。首先, 基于DMD数字微镜控制器的驱动控制系统和采用二进制脉宽调制(BPWM)技术精确控制光源, 接收PC机传输的实时图像显示数据, 生成控制DMD翻转的控制时序及其复位脉冲信号, 搭建了蓝光半导体激光投影光刻装置, 实现了高分辨率灰度图像的分层曝光和曝光量的精确控制; 其次, 基于DLP投影系统, 采用RGB激光源, 通过光纤耦合和合束, 建立了激光投影实验装置。

分析异形微孔激光加工的现状, 开展了折射式扫描系统的设计和应用研究。利用振镜电机快速改变折射式光学元件组相对激光束光轴的角度, 从而精确控制激光聚焦光斑在加工面上的微小位移值。这种加工方式既保留了振镜扫描定位速度快, 加工轨迹控制简便, 可以实现各种异形孔加工的优势; 又通过折射式光学元件组将传统反射式振镜扫描系统的几十毫米的加工范围精确缩微至几百微米, 这种百倍级的光学缩微系统大幅度降低了高速振镜电机的角度分辨率、热漂移、零点漂移带来的影响, 从而保证了激光加工的高精度定位和重复性。

利用有泵浦增益时的谐振腔衍射积分方程, 研究了二极管泵浦固体激光器中泵浦光对振荡光场的影响, 分析了泵浦光分布和泵浦光半径对振荡光场的影响。结果表明当泵浦光分布分别为均匀分布和高斯分布及椭圆高斯分布时, 最佳的泵浦分布为高斯分布; 对于高斯光束泵浦, 泵浦半径的变化会引起振荡光场的尺寸和形态的变化。定量分析结果表明泵浦半径在一定范围内变化时, 振荡光斑半径均随泵浦光半径的增大而减小。在实际的DPL设计中需要根据对振荡光的要求进行泵浦光的优化设计。

采用微透镜阵列的光学设计是提高LED照明效果的重要手段。基于照明光学系统CAD基础理论与方法, 对发光二极管(LED)的多芯片封装的微透镜阵列光学系统进行了模拟分析, 对微透镜平面与多芯片LED发光面之间的距离、球冠高度以及装配误差对照度的影响作了较为细致的分析, 可为优化多芯片LED设计、改善射出光束的质量和提高照明效果提供相关的工程依据和应用参考。

LED因其节能、环保、寿命长等特点, 已渐渐被广泛应用于照明产业。为了兼顾LED照明的光效率与光束整形均匀化问题, 人们开发了光扩散膜技术。本文概述了LED照明产业国内外市场最新的发展动态, 光扩散膜的原理与制作工艺, 着重研究了光扩散膜的光匀化机理、不同微结构膜的光扩散效果和透过效率, 分析了其在LED照明产业中的技术状况及应用趋势。指出, 解决和掌握光扩散膜制作和产业化应用的核心技术, 是推动我国LED照明市场快速发展的关键。

阐述了激光加工超强度纤维柔性复合材料的优势, 并以激光与超强度纤维柔性复合材料的相互作用机理为基础, 对激光加工纤维复合材料的特点、影响激光加工质量的因素以及激光加工质量评估的研究进展进行了综述。最后指出, 无论是减少热影响区域, 还是改善加工表面质量, 对利用理论模型优化加工参数、复杂轮廓和精细加工的工艺以及激光加工后对超强度纤维柔性复合材料性能的影响等方面的研究需要倍受重视。

观察静脉注射不同剂量HPPH光敏剂后不同时段透过血脑屏障在颅内外肿瘤与正常脑组织、皮肤间的代谢分布, 并确定静脉注射HPPH光敏剂后在脑胶质瘤高浓度聚集与正常组织大部份排出相差距离最大的时间段, 为光敏诊断、光动力治疗提供最佳时间及剂量。方法: 建立鼠G422脑胶质瘤、腋部皮下移植瘤模型, 设立注射HPPH 0.15 mg/kg组、HPPH 0.3m g/kg组、HPPH 0.45 mg/kg组、以荧光图像早期癌诊断仪测定注药前、注药后(4、8、12、18、24、32、48 h)肿瘤及正常脑组织、皮肤、口腔及眼粘膜的荧光峰值, 选择在肿瘤中有较高的HPPH浓度, 正常脑组织及皮肤大部分已排出的最大距离值, 以确定HPPH-PDT, HPPH注药后最佳的诊断、治疗时间及剂量。结果: 从鼠G422脑胶质瘤、腋部皮下移植瘤模型注HPPH 0.15 mg/kg组、HPPH 0.3 mg/kg组、HPPH 0.45 mg/kg组、以荧光图像早期癌诊断仪测定注药前、注药后(4、8、12、18、24、32、48 h)不同时间脑肿瘤、腋部皮下肿瘤、正常脑、正常皮肤、口腔及眼粘膜的荧光峰值看, HPPH在注药后12～24 h时正常组织荧光峰已较低, 而肿瘤尚有较高的荧光峰, 二者的距离也较大, 是作荧光诊断及光动力学治疗的较佳时间, HPPH 0.3 mg/kg、HPPH 0.45 mg/kg组峰值平均值接近, 并稍高于HPPH 0.15 mg/kg组, 故HPPH注药0.3 mg/kg、注药后12～24 h是作鼠G422脑胶质瘤肿瘤光敏诊断及光动力学治疗的较佳剂量及时间, 三组注药后口腔及眼粘膜的荧光峰值均较高, 且48 h仍有较高的浓度, 应注意口、眼在HPPH-PDT后对光的防护。皮肤48 h时荧光峰较低, 可减少皮肤避光时间。结论: 通过荧光图像早期癌诊断仪测定静脉注射HPPH在肿瘤及正常组织中的代谢, 确定HPPH能作光敏诊断及光动力学治疗, 注药0.3 mg/kg、注药后12～24 h是较佳的光敏诊断及光动力学治疗的剂量及时间。

目的: 探讨HPPH光动力治疗对鼠G422 脑胶质瘤脑部及腋部皮下移植瘤缺氧诱导因子(HIF-1α)、血管内皮生长因子(VEGF)表达的影响并和HpD-PDT做比较。方法: 建立鼠G422脑胶质瘤、腋部皮下移植瘤模型, 设立空白对照组、单注射HPPH 0.45 mg/kg组、单665 nm激光照射组、单630 nm激光照射组、HPPH-PDT组(0.15、0.3、0.45 mg/kg组)、HpD-PDT 5 mg/kg组。单注射HPPH组、HPPH-PDT组和HpD-PDT组自尾静脉推注入光敏剂, 24 h后以波长665 nm的半导体激光照射HPPH-PDT组和单激光组肿瘤, 功率密度200 mW/cm2, 每光斑照射17 min, 能量密度为204 J/cm2; 以波长630 nm的半导体激光照射HpD-PDT组肿瘤, 功率密度200 mW/cm2, 每光斑照射20 min, 能量密度为240 J/cm2。于PDT后9 d处死鼠, 取肿瘤、肿瘤边缘、正常脑组织及血液, 行酶联免疫吸附法(ELISA)的双抗体夹心法检测HPPH-PDT和HpD-PDT后及对照组缺氧诱导因子(HIF-1α)、血管内皮生长因子(VEGF)。结果: 鼠G422 脑胶质瘤脑部及腋部皮下移植瘤, 空白、单注药和单照光三组对照组之间缺氧诱导因子(HIF-1α)、血管内皮生长因子(VEGF)表达值两两比较, P＞0.05, 差别无统计学意义。不同剂量HPPH、HpD光敏剂PDT治疗鼠G422脑胶质瘤脑部移植瘤, HIF-1α、VEGF平均值, HPPH-PDT各组较HpD-PDT低, 0.3 mg/kg-PDT组、0.45 mg/kg-PDT组低于0.15 mg/kg-PDT组及HpD-PDT组, P＜0.05, 有显著差异。HPPH-PDT 0.3 mg/kg-PDT组、0.45 mg/kg-PDT二组值接近。 HPPH-PDT 0.3 mg/kg-PDT组、0.45 mg/kg-PDT接近正常脑值, 0.15 mg/kg-PDT 及HpD-PDT组稍高于正常脑值, 但P＞0.05, 无显著差异, HPPH-PDT各组及HpD-PDT组值均明显低于对照组(空白组、单注HPPH、单注射HpD组、单665nm激光照射组、单630nm激光照射组), P值<0.05, 有显著差异。各组肿瘤边缘的值稍高于肿瘤值, 血液的值较肿瘤低, 接近或稍高于正常脑值。不同剂量HPPH、HPD光敏剂PDT治疗鼠G422胶质瘤腋部皮下移植瘤HIF-1α、VEGF平均值, HPPH-PDT各组较HpD-PDT低, 0.3 mg/kg-PDT组、0.45 mg/kg-PDT组低于0.15 mg/kg-PDT组及HpD-PDT组, P＜0.05, 有显著差异, HPPH-PDT 0.3 mg/kg-PDT组、0.45 mg/kg-PDT二组值接近。HPPH-PDT各组及HpD-PDT组值均明显低于对照组(空白组、单注HPPH、单注HpD对侧未治疗组、单665 nm激光照射组、单630 nm激光照射组), 且P＜0.05, 有显著差异。各组肿瘤边缘的值稍高于肿瘤值, 血液的值较肿瘤低, 接近或稍高于正常脑值。结论: HPPH-PDT能诱导缺氧诱导因子(HIF-1α)、血管内皮生长因子(VEGF)表达降低, 与HpD-PDT相比, 表达更低。HPPH-PDT疗效优于HpD-PDT, 本实验条件下HPPH-PDT 0.3 mg/kg是较合适的光敏剂剂量。

用强脉冲光照射SD (Sprague Dawley)背部皮肤后, 通过HE染色观察皮肤组织学的改变, 用RT-PCR观察皮肤I型胶原蛋白mRNA的表达。定量分析皮肤I型胶原蛋白蛋白质水平, 为深入理解IPL治疗皮肤皱纹的作用机制提供分子生物学理论依据。