针对0Cr16Ni6合金开展激光快速修复试验，利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)，观察分析所得接头的接头显微组织构成，利用显微硬度计检测接头硬度。研究表明：激光快速修复0Cr16Ni6合金接头分为基体、热影响区以及熔覆区；随着激光热输入的增加，热影响区组织形貌变化不大，与基体相似，由块状铁素体、奥氏体及其上析出的碳化物和少量板条状马氏体组成，且与熔覆区存在明显的分界线；熔覆区顶部区域组织分布均匀，主要为树枝晶，熔覆区中部呈现树枝晶向柱状枝晶过渡的趋势，熔覆区下部为柱状枝晶，枝晶尺寸随着激光热输入的增加而增大；熔覆区主要由基体γ相、强化相γ′和γ′′相及沿枝晶边界析出的白色不规则相δ和MC相等组成；随激光热输入的逐渐增加，热影响区宽度D和深度H的变动不大，仅存在±0.05 mm以内的微小波动；熔宽d和熔高h逐渐增加；熔覆区平均硬度值随单位时间内热输入量的增加，呈现先增加后减小的趋势，且各区域显微硬度值排序为熔覆区＞基体＞热影响区。
激光快速修复 显微组织 显微硬度 激光热输入 laser rapid repair 0Cr16Ni6 0Cr16Ni6 microstructures microhardness laser heat input
1 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
2 青海大学化工学院，西宁 810016
多孔骨料是对耐火材料进行轻量化设计的关键。以轻烧菱镁矿、氢氧化铝和铁红为原料，采用原位分解合成法，成功制备了多孔镁基镁铁铝复合尖晶石耐火骨料，在分析烧成温度(1 000~1 600 ℃)对显微结构与强度影响的基础上，研究了多孔骨料的合成机理。研究表明：当烧成温度为1 000~1 300 ℃时，试样内气孔来自微颗粒内和微颗粒之间，基本没有颈部连接；当烧成温度升高到1 400~1 600 ℃时，微颗粒内气孔合并长大、迁出，颈部显著长大，强度提高；镁铁铝复合尖晶石的形成过程分为2步，一是在氢氧化铝假象表面生成MgAl2O4后，再与Fe3+反应生成环状镁铁铝复合尖晶石，二是在MgO位置生成MgFe2O4，再与Al3+反应生成粒状和条状镁铁铝复合尖晶石；当烧成温度为1 550 ℃时，试样具有优异的综合性能，其显气孔率为24.4%，中位孔径为25.89 μm，导热系数为2.79 W/(m·K)(1 000 ℃)，耐压强度为74.4 MPa，与市售烧结镁砂相比，导热系数降低了64.7%。
多孔耐火骨料 镁基镁铁铝复合尖晶石 原位分解合成法 显微结构 强度 porous refractory aggregates magnesia based composite spinel (Mg(Fe, Al)2O4) In-situ decomposition synthesis method microstructures strengths
光学 精密工程
2022, 30(15): 1845
1 北京航空航天大学机械工程与自动化学院，北京 100083
2 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室，北京 100083
3 北京航空航天大学国际交叉科学研究院，北京 100083
激光精密加工技术在航空航天、集成电路、医疗器械等战略新兴产业领域展现出了巨大优势。本文重点介绍了北京航空航天大学激光团队近年来在激光精密抛光、金属-复合材料高强连接、一站式功能表面制备、超快激光刀钻骨、超快激光助力硅晶圆制造等方面的研究进展，对相关结果进行分析与总结，并展望了激光精密加工技术的未来发展方向和应用前景。
激光技术 激光精密加工 激光抛光 异质材料连接 功能微纳结构 骨钻孔 智能制造 中国激光
2022, 49(19): 1902001
1 安徽工业大学马克思主义学院, 安徽 马鞍山 243000
2 安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室, 安徽 马鞍山 243000
3 芜湖县文物管理所, 安徽 芜湖 241200
芜湖东门渡窑是古代宣州窑场的早期窑口之一, 属古越窑系青瓷; 该窑口出产的陶瓷产品器型别具一格, 具有鲜明的地域特色。 但长期以来, 对于东门渡窑瓷器仅仅从其外观推测其工艺特征, 对该类瓷器的微观结构特征和配方工艺特点缺乏必要的分析证据。 为系统解析东门渡窑古陶瓷的胎、 釉化学组成和烧制工艺, 运用波长色散X射线荧光光谱法(EDXRF), 结合光学显微分析手段, 对东门渡窑古陶瓷胎、 釉的化学成分和微观结构等进行深入探究; 采用X射线衍射分析、 红外光谱及热重分析等多种光谱技术, 探明了古陶瓷样品胎体的物相组成、 主要化学成分和烧制特点; 同时, 综合不同的分析表征, 对其制瓷工艺特点和该窑口的性质进行了科学的推测。 研究表明, 东门渡窑古陶瓷胎体成分具有显著的高硅、 低铝特征, 属于典型的南方瓷器; 瓷胎的主要制备原料为瓷石, 并可能掺入了当地盛产的高铁含量的赭红色粘土; 瓷器釉料配方采用了南方越窑系的高钙釉制备工艺。 依据瓷器的显微分析结果, 瓷胎和瓷釉内显著的粗颗粒表明, 原料未淘洗或淘洗不精, 加工过程不精细。 胎体化学成分分析显示, 该瓷器样品的烧制温度不高于1 200 ℃, 或高温段保温时间不够。 东门渡窑古陶瓷整体配方工艺和烧制水平不高, 应为唐宋宣州地方以烧造一般民间用品为主的陶瓷窑厂。 研究结果对于客观认识安徽古代制瓷业的工艺水平、 发展特点和规律具有重要的科学价值, 对探究中国古代官窑的内涵、 窑业生产布局、 确立宣州窑在安徽瓷业的发展及南北方瓷业技术的交流中的历史地位具有重要学术意义, 有利于推动安徽省遗址保护规划建设和传承保护地域文化。
东门渡窑 古陶瓷 化学组成 显微结构 波长色散X射线荧光光谱 Dongmendu Kiln Ancient porcelain Chemical composition Microstructures EDXRF 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Key Laboratory of Weak Light Nonlinear Photonics, Nankai University, Tianjin 300071, China
2 Institute of Space Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330031, China
3 National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China
4 Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China
5 Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
Micromachining based on femtosecond lasers usually requires accurate control of the sample movement, which may be very complex and costly. Therefore, the exploration of micromachining without sample movement is valuable. Herein, we have illustrated the manipulation of optical fields by controlling the polarization or phase to vary periodically and then realized certain focal traces by real-time loading of the computer-generated holograms (CGHs) on the spatial light modulator. The focal trace is composed of many discrete focal spots, which are generated experimentally by using the real-time dynamically controlled CGHs. With the designed focal traces, various microstructures such as an ellipse, a Chinese character “Nan”, and an irregular quadrilateral grid structure are fabricated in the z-cut wafers, showing good qualities in terms of continuity and homogeneity. Our method proposes a movement free solution for micromachining samples and completely abandons the high precision stage and complex movement control, making microstructure fabrication more flexible, stable, and cheaper.
manipulation of optical fields computer-generated holograms focal trace microstructures Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 010502
北京工业大学材料与制造学部智能光子制造研究中心, 北京 100124
采用基于焊丝深熔模式的熔钎焊方法,进行了1060铝合金和T2紫铜异种金属的激光填丝焊工艺研究。利用高速摄像机观测焊丝熔化的过渡行为,采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度仪及拉伸试验机对焊缝形貌、接头组织及性能进行表征。结果表明,采用不同的坡口形式和尺寸,使激光束在坡口中的作用位置偏向铜侧,这有利于焊缝成形。熔钎焊接头成形良好,无咬边缺陷。接头拉伸强度可达铝母材的80%,接头断裂发生在界面层,断裂方式为脆性断裂。在焊缝界面层,存在笋状和胞状的铝/铜金属间化合物。XRD检测结果表明,金属间化合物由Al2Cu相和Al4Cu9相组成。界面层在铜侧钎焊区中部及下部分布均匀,厚度约为20 μm。
激光技术 异种金属 深熔模式 填丝熔钎焊 坡口形式 组织性能 中国激光
2021, 48(22): 2202013
1 南京大学 现代工程与应用科学学院, 江苏 南京 210093
2 菏泽职业学院, 山东 菏泽 274000
液晶是一类具有自组装和刺激响应特性的软物质, 其作为当今主流信息显示技术的依托材料而备受瞩目。伴随着液晶理论与技术的发展与革新, 人们对这类材料的理解不断加深。近年来, 基于光取向技术对液晶微结构的灵活操控, 液晶研究逐渐从传统显示领域向更加前沿的液晶光子学领域过渡。在平面光学元件、结构光场、全光互连、模分复用光通信等领域展现出蓬勃的生机。本文综述了南京大学液晶与光子技术研究中心在光取向液晶微结构及其光子元件领域的最新进展, 具体讨论了多层级液晶畴构筑、光寻址液晶调光技术、光通信与太赫兹液晶元件。
液晶 光取向 软物质 微结构 光子元件 liquid crystals photoalignment soft matter microstructures photonics
1 吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
2 清华大学精密仪器系, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
近年来,由柔软和自适应性强的材料组成的智能软体执行器以其高灵活性、生物兼容性和对高负载的机械弹性等一系列优势引起了人们的广泛关注。在各种制造技术中,飞秒激光双光子聚合技术已被证明是一种强有力的工具,促进了智能执行器支持的功能性微机械的发展。利用飞秒激光双光子聚合技术制备了一种基于蛋白质生物材料的对pH刺激响应的微机械,一步实现了蛋白质材料的三维构型和内部交联网络密度的三维分布,通过切换溶液的pH值实现了生物微机械“手臂”的捕捉和释放动作。这种制备策略在面向生物检测、细胞操控的器件研制方面具有广阔的应用前景。
激光技术 飞秒激光 软体执行器 pH响应 蛋白质微纳结构 微机械 中国激光
2021, 48(14): 1402001
