张书平 1曹宇 2杨文峰 2蔡燕 1[ ... ]张还 3,**
作者单位
摘要
1 温州大学激光加工机器人国际科技合作基地,浙江 温州 325035
2 中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川 广汉618307
3 温州大学激光与光电智能制造研究院,浙江 温州 325105
碳纤维复合增强材料(CFRP)作为一种力学性能优异的新材料,已经成为航空和汽车轻量化领域的优选材料。因此实现CFRP与铝合金的高强度连接是提升CFRP与铝合金复合结构件整体强度的关键。提出了一种激光阶梯扫描制备倒钩阵列的方法,并将该方法与硅烷表面改性相结合,实现了铝合金与CFRP接头的高强度连接。实验结果表明:激光阶梯扫描制备的倒钩阵列大大增强了胶接界面之间的机械互锁效应,进而增强了接头强度。硅烷偶联剂改性后铝合金与黏结剂之间出现了硅烷过渡层,接头强度得到进一步提升。与砂纸粗化处理相比,激光处理后强度提升了24.6%,达到16.7 MPa,硅烷改性后强度得到进一步提升,达到17.4 MPa。
激光技术 脉冲激光器 激光材料加工 碳纤维增强塑料 胶接接头 拉伸剪切强度 
中国激光
2023, 50(12): 1202203
作者单位
摘要
1 温州大学机电工程学院, 浙江 温州 325035
2 广东省科学院新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室, 现代材料表面工程技术国家工程实验室, 广东 广州 510650
为研究相对较低含量(质量分数≤15%)碳化钨镍基合金涂层中碳化钨对涂层性能的影响, 采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体上制备了不同碳化钨含量镍基碳化钨复合涂层, 表征其组织形貌, 同时对比分析不同碳化钨含量复合涂层的硬度、耐磨性。结果表明, 涂层熔道顶部搭接处存在明显的分界线, 分界线上侧为细小等轴晶, 下侧为粗大的柱状晶; 碳化钨颗粒周围微熔形成析出物, 同时在熔池底部有聚集趋势, 且随碳化钨含量增大聚集趋势增大; 镍基复合涂层硬度和耐磨性随添加碳化钨含量增大而提升, 15%质量分数碳化钨复合涂层相较于纯镍熔覆涂层硬度提高约12.88%, 摩擦因数降低约19.62%, 磨痕形貌显示低含量碳化钨复合涂层中硬质颗粒的耐磨支撑作用相对较弱, 复合涂层整体硬度提升是耐磨性能增强的主要因素。
低碳化钨含量 激光熔覆 复合涂层 耐磨性 tungsten carbide content laser cladding composite coating wear resistance 
应用激光
2023, 43(2): 26
作者单位
摘要
温州大学机电工程学院, 温州 325035
以薄皮库尔勒香梨、硬皮山竹为材料, 研究水果自身性质及红外脉冲激光标刻参数对标刻效果及标刻后水果贮藏品质的影响, 分析了不同果皮含水量、果皮硬度和标刻速度对激光标刻颜色、线宽和连续性的影响, 并得到了在相对最优工艺参数下, 贮藏期间水果果皮标刻区域的局部形貌、标记稳定性及腐烂情况。结果表明, 果皮含水量、果皮硬度及标刻速度对薄皮、硬皮水果标刻效果均有显著影响, 且在贮藏期间, 标刻区域的标记稳定性较好, 对贮藏品质基本无影响。这为探究同种水果个体差异性和不同种水果的自身性质对激光标刻效果的影响提供了一定的借鉴意义。
果皮 激光标刻 果皮含水量 硬度 贮藏品质 fruit peel laser marking fruit peel water content hardness storage quality 
激光生物学报
2021, 30(2): 138
朱德华 1,2,*王满仓 1,2徐玲杰 1,2陈孝敬 3[ ... ]蔡燕 1
作者单位
摘要
1 温州大学激光与光电智能制造研究院, 浙江 温州 325000
2 温州大学机电工程学院, 浙江 温州 325035
3 温州大学数理与电子信息工程学院, 浙江 温州 325035
原位分析和在线检测是激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的一大优势, 但是, 在野外环境中, 人们无法对样品进行统一预处理, 面对各种形态的待测样品如何保证LIBS的检测精度是函待解决的一大难题。 提出一种多谱线内定标的方法来解决上述问题, 即通过求解多条分析谱线的强度和与内标元素谱线的强度比值来建立定标曲线, 进而降低光谱信号波动带来的误差, 提高线性相关性和检测精度。 实验中以铅黄铜合金样品为例, 采用LIBS对厚度不一(最大变化值为±2 mm)的铅黄铜样品中的Pb元素进行了定量检测研究, 并分别采用传统定标法和多谱线内定标法对这种不规则样品进行校正和建立定标曲线。 实验发现, 对于不规则样品, 传统定标法的检测精度大大降低, 定标曲线没有明显的线性关系。 当采用单条谱线的内定标方法时, 定标曲线线性相关度大大提高, 校正决定系数达到0.724 89。 而采用多条谱线内标方法(考虑多条分析谱线的相对强度总和)计算发现, 当选取5条Pb谱线(Pb 261.42 nm, Pb 280.20 nm, Pb 368.35 nm, Pb 405.78 nm和Pb 520.14 nm)进行计算时, 定标曲线线性拟合度达到0.984 6, 由此可见该方法消除了样品不规则所带来的光谱强度波动误差, 显著提高了测量精度。 虽然继续增加分析谱线数目可以进一步提升线性相关度, 但是也会增加计算的复杂度, 所以选择合适的分析谱线是十分重要的。 此外, 通过多谱线内标法也能一定程度上消除基体效应和光谱干扰等影响, 是一种简单有效且具备普适性的数据处理方法。 当然, 该方法也存在一定的局限性(如样品成分分布极不均匀、 样品表面极不规则致使激光能量低于击穿阈值等), 不过通过调整和优化检测装置方案(例如增大激光能量、 增大聚焦光斑、 采用长焦距聚焦透镜等)可以更好的发挥该方法的优势。 该研究内容可以为LIBS原位检测和在线检测的应用提供一种新思路。
激光诱导击穿光谱 多谱线内定标 检测精度 在线检测 原位检测 Laser-induced breakdown spectroscopy Multi-line calibration method Detection precision On-line detection In-situ test 
光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3159
陈啸 1,*陈志斌 1张健 1,2潘晓铭 1[ ... ]冯爱新 1
作者单位
摘要
1 温州大学激光与光电智能制造研究院, 浙江 温州 325035
2 温州市质量技术监督检测院, 浙江 温州 325027
为探究熔覆涂层表面加载激光冲击波对其应力状态、大小及微观组织的影响, 采用高能量脉冲灯抽运YAG 激光器对NiCrBSi合金涂层进行激光冲击调控, 利用X射线衍射应力分析仪对激光冲击调控前后的合金涂层表面应力状态进行分析, 利用扫描电镜观察涂层微观组织, 探究涂层组织与激光冲击波植入拉应力的关系。结果表明, 激光双点离散冲击后, 冲击区与近冲击区均呈压应力, 最大压应力为-350 MPa。单道单层连续激光冲击后, 熔覆层压应力最大值为-328.74 MPa, 植入压应力最大可达489 MPa。激光冲击前熔覆层未搭接区较搭接区的组织更均匀, 初始晶粒更细小。激光冲击前熔覆层搭接处的最大主应力平均值约130 MPa, 与单道单层相近, 最小主应力表现为压应力均值约-20 MPa, 但激光冲击后搭接处的应力降幅仅250 MPa, 比单道单层小。
激光熔覆 激光冲击 残余应力 laser cladding laser shock NiCrBSi NiCrBSi residual stress 
应用激光
2018, 38(3): 387
作者单位
摘要
浙江省激光加工机器人重点实验室 温州大学机电工程学院, 浙江 温州 325035
领域驱动设计(Domain-Driven Design)是指导专业领域复杂软件开发的系统分析和设计方法, 其将着眼点集中于应用领域本身, 可以最大程度、最短路径反映领域专家的专业思维, 是工业领域很适用的软件开发模式, 但在激光加工专业领域尚未见到应用报道。提出了通用型激光加工工艺控制软件的用户界面层、应用层、领域层和基础结构层四层软件系统架构, 对激光加工工艺控制的核心业务及其相互关联关系进行了分析建模, 建立了一个由加工图形、加工参数、虚拟设备构成的加工任务超聚合领域模型, 并设计了“薄层耦合”的应用服务函数将领域层与其他层隔离, 有效提升了软件快速迭代、可移植性、扩展性和可维护性。
领域驱动设计 领域模型 激光加工 超聚合 薄层耦合 domain-driven design domain-model laser processing hyper-aggregation thin-layer coupling 
应用激光
2017, 37(1): 118
作者单位
摘要
浙江省激光加工机器人重点实验室 温州大学机电工程学院, 浙江,温州 325035
聚晶金刚石(PCD)坯料的传统平整加工工艺如机械磨削、电火花铣削、超声波磨削、激光铣削等, 工艺流程为开环控制, 难以达到超精密加工所要求的平整度和光洁度。将二维激光位移传感器与激光扫描振镜集成在同一加工头上, 与XYZ三轴工作台配合, 实现了在线测量PCD表面起伏形貌与自动分块激光扫描抛光的闭环工艺控制。研究了激光能量密度、光斑搭接率、扫描速度对抛光质量的影响。结果表明, 较小的激光能量密度、80%光斑搭接率、扫描速度为100 mm/s时, 可获得最佳的抛光效果。经过4次闭环抛光后, PCD坯料表面粗糙度Ra由40.7 μm降低到1.21 μm, 表面平面度由130 μm降低到30 μm, 抛光精度与机械精磨相仿, 测量-加工闭环控制具有显著的工程应用意义。
聚晶金刚石 闭环控制 测量-加工 激光抛光 激光位移传感器 polycrystalline diamond closed-loop control measurement-processing laser polishing laser displacement sensor 
应用激光
2017, 37(2): 276
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
The combination of deep wet etching and a magneto-rheological finishing (MRF) process is investigated to simultaneously improve laser damage resistance of a fused-silica surface at 355 nm. The subsequently deposited SiO2 coatings are researched to clarify the impact of substrate finishing technology on the coatings. It is revealed that a deep removal proceeding from the single side or double side had a significant impact on the laser-induced damage threshold (LIDT) of the fused silica, especially for the rear surface. After the deep etching, the MRF process that followed does not actually increase the LIDT, but it does ameliorate the surface qualities without additional LIDT degradation. The combination guarantee both the integrity of the surface’s finish and the laser damage resistance of the fused silica and subsequent SiO2 coatings.
140.3330 Laser damage 140.3440 Laser-induced breakdown 140.3380 Laser materials 
Chinese Optics Letters
2015, 13(4): 041407
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
Nanosecond single- and multiple-pulse laser damage studies on HfO2/SiO2 high-reflection (HR) coatings are performed at 532 nm. For single-pulse irradiation, the damage is attributed to the defects and the electric intensity distribution in the multilayer thin films. When the defect density in the irradiated area is high, delamination is observed. Other than the 1064 nm laser damage, the plasma scalding of the 532 nm laser damage is not pits-centered for normal incidence, and the size of the plasma scalding has no relation to the defect density and position, but increases with the laser fluence. For multiple-pulse irradiations, some damage sites show deeper precursors than those from the single-shot irradiation due to the accumulation effects. The cumulative laser-induced damages behave as pits without the presence of plasma scalding, which is unaffected by the laser fluence and shot numbers. The damage morphologies and depth information both confirm the fatigue effect of a HfO2/SiO2 HR coating under 532 nm laser irradiation.
140.3330 Laser damage 140.3440 Laser-induced breakdown 140.3380 Laser materials 
Chinese Optics Letters
2015, 13(9): 091404
Yanyan Cui 1,2Hongji Qi 1,*Hu Wang 1,2Bin Wang 1,2[ ... ]Kui Yi 1
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The defect evolution is investigated for high-reflective coatings under multiple irradiations with an improved statistical model. The fatigue effect is observed with an increase in the shot numbers, but the fatigue process will not endure and it tends to be saturated when the number of shots reaches a certain level. With the addition of a bilayer unit, the defect density distribution of the high-reflective coatings is obtained. Two defect types are identified, and the differentiation of the high-damage precursors can well explain the decrease of the laser-induced damage threshold, as well as the saturation effect.
Chinese Optics Letters
2015, 13(Suppl): S23102

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