以 TC17合金锻件为基材, 采用激光修复工艺方法, 在其上沉积 TC11合金粉末, 制备 TC17-TC11双合金修复试样, 在双合金界面处靠近 TC17锻件基体一侧观察到一定深度的热影响区。通过调整激光修复工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉率), 构造不同深度的热影响区, 探讨热影响区深度对激光修复试样高温拉伸性能的影响。研究结果表明, 高温拉伸时, 修复试样表现为滑移分离型断裂, 由于琢 /茁两相的应变不协调, 拉伸时裂纹萌生于 TC11合金琢 /茁相界面, 其中热影响区深度为 5 mm修复试样的强度和塑性匹配度好。随着热影响区深度的增加, 修复试样的强度值呈现先升后降的趋势, 热影响区深度为 2 mm修复试样的抗拉强度最大, 但其塑性较差。

航空用结构锻件加工过程中容易出现“断刀”和内部冶金缺陷暴露这两类情况, 通过提炼生产实践中出现的各类缺陷特征, 把误加工损伤缺陷归纳为槽缺陷、面缺陷和体缺陷三种典型损伤形式。采用激光修复技术, 以 TC4钛合金结构锻件为基材, 以 TC4钛合金粉末为熔覆材料, 制备了槽、面、体三种修复试样。同一工艺参数同一缺陷类型条件下, 每组试样的显微组织相似, 无明显变化。随着有效热输入的增加, 热影响区的深度增加, 其宽度在 0.3～0.74 mm之间。考察了不同工艺参数下激光修复区的外形尺寸(激光修复区的高度和宽度)结果表明在一定参数范围内修复区的几何尺寸稳定性好。采用统计学原理对拉伸性能测试结果进行了数据分析, 结果表明拉伸, 性能以 95%的置信度, 99%存活率的估计与真值的相对误差不超过±5%, 力学性能稳定。

利用激光熔覆在 45钢基体上制备了 NbC颗粒增强的 Ni60合金复合涂层。结果表明, 复合涂层的组织由酌-Ni奥氏体枝晶、枝晶间的共晶、M23C6、NbC、和少量的 CrB相等组成。NbC颗粒是在激光熔覆过程中原位合成的, 其形貌为不规则的块状或花瓣状。原位合成 NbC颗粒增强的 Ni60合金激光熔覆涂层的显微硬度可达 HV0.21 000左右, 相比于纯 Ni60合金涂层, 复合涂层的显微硬度提高了约 38豫。并且, 通过激光熔覆(Nb＋C)/Ni60混合粉末成功修复了 2Cr13材质汽蚀的汽轮机叶片。

采用预置式, 在 45#钢基体表面, 铺设 0.8 mm厚度的纳米 SiC增强 NiFeBSi复合合金粉末。利用 3 kW横流 CO2激光, 熔覆不同增强比例的复合涂层。利用 X射线衍射(XRD)仪, 扫描电镜(SEM)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机分别对不同增强比例涂层进行微观组织、力学性能的分析及讨论。探究了纳米 SiC含量对熔覆层组织性能的影响。研究结果表明, NiFeBSi＋纳米 SiC复合涂层具有与 NiFeBSi合金涂层相似的组织形貌特征, 在激光熔覆过程中纳米 SiC颗粒的分解, 致使酌(Fe,Ni)枝晶间上形成了多种碳化物。因此, 显著提高了 NiFeBSi合金涂层的硬度, 并随着纳米 SiC的掺入量增多, 硬度提高显著。纳米 SiC的加入显著地增强了熔覆层的耐磨性能, 但随含量增加磨痕表面产生脆性变形和裂纹, 其中 NiFeBSi＋w(SiC)＝7豫复合涂层的耐磨性能最好。

采用 CO2横流激光在 40Cr钢表面熔覆不同配比的钴基合金粉末, 采用摩擦磨损试验机测试试样的摩擦磨损性能。对摩擦系数以及耐磨性均较高的试样, 采用微观分析及力学性能测试手段对熔覆层显微组织、物相、成分进行比较研究。结果表明: 在现有实验条件下, 激光熔覆层的强化相呈现网络状加弥散分布的颗粒状使裂纹或者缺陷的萌生门槛值增加, 裂纹扩展速率减慢,导致钴基合金激光熔覆层的摩擦系数和耐磨性能的协同提高。

介绍了利用激光在压力容器表面进行快速深雕刻技术。此激光雕刻系统由脉冲固体激光器、运动机构、光学传输系统构成, 能够实现在弧形压力容器表面进行相关信息的雕刻。分析了影响雕刻质量和雕刻速度的主要因素, 获得了雕刻的最佳工艺参数。实现了雕刻速度 30 mm/s时, 雕刻字符深度大于 0.4 mm, 宽度大于 1 mm的技术指标, 适合工业批量化生产应用。

为研究铜合金薄板的脉冲激光弯曲成形工艺, 基于 Taguchi方法对单道单次扫描成形 V形件的工艺进行了正交试验设计。以弯曲角为响应目标, 以望大特性的信噪比评估弯曲角的品质特性, 得到了最佳工艺参数组合: 激光功率 P为 24W, 扫描速率淄为 500 mm/min, 离焦量 L为 4 mm, 实验测得弯曲角为 1.362毅。在成形 V形件的实验基础上采用多道多次扫描方式进行了预定曲率半径的圆弧曲面成形实验。依据扫描次数与弯曲角之间的关系规划了扫描路径和扫描次数, 实验结果与预设目标有较好的一致性; 半路径扫描比全路径扫描更能得到理想的变形效果和表面质量。实验中发现, 因铜合金薄板热传导率高、厚度小, 激光扫描时上下表面的温度梯度不太明显, 成形机理以屈曲机理为主。

在分析雨水管道复杂流体成分的基础上, 提出利用管道内的固体颗粒作为示踪粒子, 采用激光多普勒测速的方法对管道流体进行速度测量。为了验证应用的合理性, 根据条纹模型和散射机理建立了雨水管道内流体 LDV的数学模型,并通过数值模拟, 分析了雨水管道流体中示踪粒子和速度测量精度之间的关系。然后对模拟的信号进行时频分析, 得到雨水管道中的流速。通过实验验证, 实际效果和数值模拟结果符合良好, 说明 LDV能够精确地测量出雨水管道中的流体速度。

为了检测路基压实度, 设计了路基压实度激光图像检测装置, 并对该检测方法进行了研究。从特征图像中分别提取平均灰度级、标准方差、平滑度、三阶矩、一致性、熵、能量、对比度、相关性和均匀性等 10个基于灰度共生矩和基于直方图的纹理特征参量, 以及含水量参数; 通过 PCA(主成分分析)降维处理, 从原始数据中优选出 4个主成分因子参量; 最后, 利用 BP神经网络预测密实度。实验结果表明: (1)BP神经网络经过 11次学习后达到了要求的误差; (2)利用系统预测的密实度数值与环刀法检测值相比较, 平均绝对和相对误差在 2.1%左右。因此, 该检测方法检测路基压实度是可行的。

针对激光热疗中生物病变组织光学参数随温度变化的特点, 将近红外光谱技术应用于激光诱导肿瘤间质热疗疗效监测, 在线检测激光作用后生物病变组织的温度与光学参数的变化趋势, 以此来对疗效进行评估。基于监测原理分析, 设计实验系统, 以肝癌小鼠皮下移植瘤为实验对象, 研究不同激光功率和作用时间下, 生物病变组织约化散射系数和温度的变化, 并利用核磁共振成像技术对移植瘤术前、术后的影像进行对比。实验结果表明: 病变组织的约化散射系数在激光热疗过程中呈上升趋势, 起始阶段上升较快, 达到一定数值后趋于稳定, 整体变化趋势与温度变化趋势比较吻合, 核磁影像对比也证实了治疗效果。因此, 通过近红外光谱技术监测激光热疗中病变组织约化散射系数的变化可有助于指导临床激光热疗。

光扩散膜的作用是将 LED的点状光源均匀转换成面光源, 达到匀光的效果。扩散膜其匀光原理系利用光在不同折射率的介质中穿过, 使光线产生许多折射、反射、散射, 获得光学扩散的效果。选用紫外光聚合物转印技术, 建立小批量光扩散膜转移复制工艺。

针对目前生物活性陶瓷涂层存在的问题, 设计了一种梯度涂层, 采用宽带激光熔覆技术, 通过加入不同含量的稀土氧化物 Nd2O3来提高激光熔覆生物陶瓷涂层的生物相容性, 在 Ti-6Al-4V合金表面制备了含 HA+茁-TCP的稀土活性梯度陶瓷涂层。利用 SEM、XRD对活性涂层组织结构进行了研究。采用体外人成骨细胞与材料共培养的方法, 对梯度活性陶瓷涂层进行了细胞形态实验。结果表明: Nd2O3含量的不同, 对涂层催化效果不一样, 使得复合涂层呈现形态各异的表面特征, 但涂层表面都具有一定的粗糙度, 将增加生物陶瓷涂层与骨组织的生物相容性; 稀土氧化物 Nd2O3在激光熔覆生物陶瓷过程中具有催化合成 HA+茁-TCP的作用, 当 w(Nd2O3)＝0.6豫时, 诱导合成 HA+茁-TCP的数量最多; 含稀土氧化物 Nd2O3的涂层对成骨细胞无毒副作用, 当 w(Nd2O3)＝0.6豫时染色呈正常梭形状态的细胞数目最多, 具有最佳的生物相容性。

针对频率分辨光学门法(FROG)要用傅里叶变换迭代算法耗时较长不利于实时检测的缺点, 及光谱相位相干直接电场重构法( SPIDER)中用传统傅里叶方法滤波过程会产生相位噪声的缺点, 提出了用小波变换回归相位的方法。对 FROG迹线进行时-频分析直接提取脉冲相位, 从 SPIDER方法的光谱干涉条纹的小波变换中直接读取相位, 对两种方法的小波变换进行了数学模拟, 并与傅里叶变换结果进行对比, 得到: 小波变换能准确地回归超短脉冲相位。最后采用 SPIDER方法测量了 KLM钛宝石激光器输出脉冲的光谱干涉条纹, 并用小波变换和傅里叶变换重建了光谱相位, 消除了窗口滤波引入的噪声, 证明了方法的正确性和可靠性, 更适用于超短脉冲的评价。

超音速激光沉积是近年发展起来的一种新型表面涂层技术。由于超音速激光沉积技术是在较高的基体温度和偏低的喷涂温度下进行, 相比于其他制备涂层的方法, 具有较多的优势。阐述了超音速激光沉积的原理、特点、工艺参数, 总结了超音速激光沉积的相关研究。

为了航行安全远洋船舶需要注入和排放压载水。压载水中的有害水生物和病原体同时也被搬运, 并导致海洋水域环境的污染。控制该污染的核心措施之一是在船上增添压载水处理设备。紫外线激光二极管可以制造产生紫外线的辐射, 能穿透细菌、病毒的细胞膜, 破坏核酸结构, 使之失去繁殖和自我复制能力, 达到快速杀菌的效果。紫外激光压载水处理设备杀菌快速, 无二次污染, 使用安全, 占地小, 可操作性强, 尤其适用于中小型船舶压载水处理系统。

探讨 HPPH光动力治疗对鼠 G422脑胶质瘤脑及腋部皮下移植瘤各部位 mtp53蛋白和 p16蛋白表达的影响并和 HpD-PDT做比较。方法: 建立鼠 G422脑胶质瘤脑及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、单注射 HPD 5 mg/kg组、单 665 nm激光照射组、单 630nm激光照射组、HPPH-PDT各组(0.15 mg/kg组、0.3 mg/kg组、0.45 mg/kg组)、 HpD-PDT 5 mg/kg组。单注射 HPPH组、HPPH-PDT组和单注射 HPD组、HpD-PDT组自尾静脉注入光敏剂, 24h后以波长665 nm的半导体激光照射 HPPH-PDT组和单 665 nm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组及单 630 nm激光组肿瘤, 功率密度20, 0 mW/cm2, 每光斑照射 20 min, 能量密度为 240 J/cm2。于 PDT后 9d处死鼠行酶联免疫吸附法(ELISA)的双抗体夹心法检测 HPPH-PDT和 HpD-PDT后肿瘤及对照组各部位(肿瘤、肿瘤边缘、正常脑组织)、血液突变型 p53蛋白(mutant type p53 protein, mtp53)和 p16蛋白表达变化。结果: 空白、单注药和单照光三组对照组之间 mtp53蛋白和 p16蛋白表达值两两比较, P＞0.05, 差别无统计学意义。HPPH-PDT各剂量组及 HPD-PDT组与空白对照组比较, mtp53蛋白表达值明显降低, p16蛋白表达值明显升高, P＜0.01, 差别有统计学意义。且接近正常脑组织值, 或 p16蛋白表达稍低于正常脑值, mtp53蛋白值表达稍高于正常脑组织值。0.3 mg/kg和 0.45 mg/kg HPPH-PDT组与0.15 mg/kgHPPH-PDT组及 HPD-PDT相比, mtp53蛋白表达值降低, p16蛋白表达值升高, P＜0.05, 差别有统计学意义, 0.45 mg/kg HPPH-PDT组 mtp53蛋白表达值稍低于 0.3 mg/kgHPPH-PDT组, p16蛋白表达值稍高于 0.3 mg/kgHPPH-PDT组, P＞0.05, 差别无统计学意义。HPPH-PDT 0.3 mg/kg组的 mtp53蛋白表达值低于 HpD-PDT5 mg/kg组, p16蛋白表达值高于 HpD-PDT5 mg/kg组, P＜0.05, 差别有统计学意义。肿瘤边缘 mtp53蛋白值稍高于肿瘤值, 血液低于肿瘤值; p16蛋白值肿瘤边缘稍低于肿瘤值, 血液高于肿瘤值。结论: HPPH-PDT能诱导 mtp53蛋白表达降低, p16蛋白表达升高。与 HpD-PDT相比, HPPH-PDTmtp53蛋白表达更低, p16蛋白表达更高。本次实验条件下 HPPH 0.3 mg/kg是适宜的 HPPH-PDT剂量。

目的: 通过对鼠 G422脑胶质瘤脑及腋部皮下移植瘤模型的 HPPH光动力学治疗, 从电镜、FCM测定细胞凋亡率, 观察各剂量组疗效, 并与对照组及 HpD-PDT作对比, 寻找 HPPH-PDT治疗鼠 G422脑胶质瘤合适的 HPPH剂量。方法: 建立鼠 G422脑胶质瘤脑及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、单注射 HpD组、单 665 nm激光照射组、单 630 nm激光照射组、HPPH-PDT各组(0.15、0.3、0.45 mg/kg组)、HpD-PDT5 mg/kg组。单注射 HPPH组、HPPH-PDT组和单注射 HpD组、HpD-PDT组自尾静脉注入光敏剂, 24h后以波长 665 nm的半导体激光照射 HPPH-PDT组和单 665 nm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组及单 630 nm激光照射组肿瘤, 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 9d处死鼠, 取肿瘤、肿瘤边缘、正常脑组织, 作电镜、FCM细胞凋亡检查。, 结果: 以流式细胞仪及电镜观察肿瘤细胞凋亡,显示鼠 G422脑胶质瘤脑及皮下移植瘤 HPPH-PDT各剂量组、HpD-PDT组与空白、单注药和单照光三组对照组比较, 肿瘤细胞凋亡率明显升高, P＜0.01, 差别有统计学意义。HPPH-PDT各组细胞凋亡率高于 HpD-PDT组, 0.3 mg/kg、0.45 mg/kgHPPH-PDT组的细胞凋亡率明显高于 0.15 mg/kgHPPH-PDT组, HpD-PDT组, P＜0.01, 差别有统计学意义, 0.45 mg/kg HPPH-PDT组细胞凋亡率稍高于 0.3 mg/kgHPPH-PDT组, P＞ 0.05, 差别无统计学意义。故 HPPH0.3 mg/kg是适宜的 HPPH-PDT光敏剂剂量。HPPH-PDT0.3 mg/kg组和 HpD-PDT组比较, 肿瘤细胞凋亡率明显升高, P＜0.01, 差别有统计学意义。故由肿瘤细胞凋亡率和电镜分析, HPPH-PDT能诱导鼠 G422脑胶质瘤细胞凋亡, 凋亡率与 HPPH剂量相关, 适宜的剂量为 0.3 mg/kg; HPPH-PDT诱导鼠 G422脑胶质瘤细胞凋亡的作用较 HpD-PDT强。结论: 从电镜、FCM观察 HPPH-PDT对鼠 G422脑胶质瘤生长有抑制作用, 能诱导肿瘤细胞凋亡及死亡。凋亡率与 HPPH剂量有关, 适宜的剂量为 0.3 mg/kg; HPPH-PDT诱导鼠 G422脑胶质瘤细胞凋亡的作用较 HpD-PDT强。