付秀华 1,2魏雨君 1,2,*林兆文 2,3潘永刚 2,3[ ... ]付广元 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林长春30022
2 长春理工大学 中山研究院,广东中山58436
3 中山吉联光电科技有限公司,广东中山52846
4 云南北方光学科技有限公司,云南昆明650216
为提升光学镜头的成像质量,消除杂散光的影响,以K9玻璃为基底设计可见光波段平均反射率小于0.1%的减反射膜。采用电子束离子辅助沉积的制备方式,针对薄层敏感度高、光谱变化大等问题,通过建立稳定控制膜层厚度的数学模型来减小膜厚误差,提高制备精度和成膜稳定性。对减反射膜进行环测实验,优化调整工艺参数,侧重提高减反射膜的硬度和耐水煮能力。实验结果表明,最终制备出的减反射膜在420~680 nm波段内的平均反射率约为0.044%,最高反射率为0.071 2%,克服了以MgF2为外层的减反射膜机械性能和化学稳定性较差的问题,满足工程应用低损耗、稳定可靠、高强度、可重复性制备的要求。
光学薄膜 电子束蒸发镀膜 误差控制 机械性能 可见光 反射率 thin film electron beam evaporation coating error control mechanical properties visible light reflectance 
光学 精密工程
2024, 32(1): 1
作者单位
摘要
1 兰考三农职业学院智能制造系,河南 开封 475300
2 大连理工大学郑州研究院,河南 郑州 450048
3 盾构及掘进技术国家重点实验室,河南 郑州 450001
以钻头W6Mo5Cr4V2高速钢为研究对象,分别以圆形与方形两类光斑实施激光熔覆,制得TiAlSiN涂层,比较涂层组织形态和力学性能特点。研究结果表明:涂层中存在BCC相与部分MC相,激光熔覆后生成了(Fe, Cr)固溶体。涂层中形成明显的胞状晶粒与许多弥散分布的细小颗粒物,方形光斑涂层形成许多不规则的树枝晶与颗粒形态的碳化物,提升了涂层均匀性。圆形光斑与方形光斑涂层达到比基体更大的硬度,方形光斑涂层比圆形光斑硬度更大,整体分布形态也更加均匀。圆形光斑涂层平均摩擦因数为0.72,方形光斑涂层平均摩擦因数为0.56;圆形光斑涂层呈现明显的黏着磨损特征,方形光斑涂层主要表现为磨粒磨损的特征。
激光熔覆 斑点 TiAlSiN涂层 耐磨性 laser cladding spots TiAlSiN coating wear resistance 
应用激光
2023, 43(6): 0058
作者单位
摘要
1 广东海洋大学电子与信息工程学院,广东 湛江 524088
2 广东省智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心广东 湛江 524088
3 广东海洋大学机械与动力工程学院,广东 湛江 524088
在304不锈钢表面预置不同质量分数的Fe60和WC复合粉末,采用光纤激光加工系统制备金属-陶瓷复合熔覆层。分别从宏观形貌、微观组织、物相分析、硬度分布等角度研究涂层的组织结构及性能。结果表明:复合熔覆层冶金结合良好,过渡区、热影响区生成CrC及WCx等硬质相,提高了熔覆层的硬度,对复合涂层力学性能有显著影响;当WC的质量分数比例为3%时,熔覆涂层的平均硬度为995 HV,约为304不锈钢基体的5倍,且高于其他质量分数比例的复合熔覆层。
304不锈钢 激光熔覆 表面改性 复合涂层 304 stainless steel laser cladding surface modification mixed coating 
应用激光
2023, 43(6): 0029
作者单位
摘要
1 华东交通大学轨道交通基础设施性能检测与保障国家重点实验室,江西 南昌 330013
2 浙江师范大学浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室,浙江 金华 321005
研究所设计Fe基和Co基合金激光熔覆层的组织结构及海水环境下摩擦磨损行为,用于解决地铁ER9车轮钢表面防护与修复问题。采用激光熔覆技术在ER9车轮钢表面制备Fe基合金涂层和Co基合金涂层,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对比分析了两种熔覆层的微观组织结构、物相及化学元素组成,利用往复摩擦试验机考察了其在海水环境下的摩擦学性能。结果表明:在海水环境下的滑动摩擦中,车轮钢基体表面覆盖了大面积腐蚀产物且呈现出大量平行于滑动方向的沟槽。而在两种熔覆涂层中,铁基合金涂层主要由α-Fe、(Fe,Ni)和Cr7C3等固溶体组成,平均硬度(约638.8 HV)相当于基体(284.8~293.2 HV)的2.21倍,摩擦因数约为0.270,磨损率为9.64×10-5 mm3/(N·m),磨损机制以轻微磨粒磨损为主,同时伴有腐蚀磨损。钴基合金涂层的结晶相主要是FeNi3相、γ-Co相和Cr23C6相,平均硬度(约467.9 HV)是基体约1.62倍,摩擦因数约为0.225,磨损率为3.06×10-5 mm3/(N·m),磨损机制主要为轻微氧化磨损。
激光熔覆 海水 铁基合金涂层 钴基合金涂层 微观组织 摩擦磨损 laser cladding seawater iron-based alloy coating cobalt-based alloy coating microstructure friction and wear 
应用激光
2023, 43(6): 0019
作者单位
摘要
1 陕西理工大学机械工程学院,陕西 汉中 723001
2 陕西省工业自动化重点实验室,陕西 汉中 723001
为研究重熔功率对Inconel 718镍基自润滑涂层组织与性能的影响规律,采用激光熔覆技术在27SiMn钢板材上制备Inconel 718熔覆涂层,选用三种不同的激光功率二次重熔熔覆试样。使用超景深显微镜观察熔覆层表面形貌及金相组织,使用显微硬度计检测熔覆层的显微硬度,使用销-盘式摩擦磨损试验机检验及评价熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明,激光重熔后熔覆层的晶粒得到明显的细化,随着重熔功率的增加,熔覆层晶粒尺寸先减小后增大,重熔功率为1 260 W时,熔覆层顶部晶粒尺寸最均匀细小;重熔后熔覆层的硬度均有较大提高,相较未重熔试件硬度最高可提升22%;从磨损形貌来看,试样的磨损机理主要为磨粒磨损,经重熔后试样的摩擦系数及磨损失重均得到了明显的降低。分析摩擦磨损试验数据可知,重熔功率在1 260 W时,试件的耐磨性能最好。
重熔功率 Inconel 718涂层 耐磨性能 显微组织 硬度 remelting power Inconel 718 coating wear-resisting performance microstructure hardness 
应用激光
2023, 43(5): 0064
作者单位
摘要
1 辽宁科技大学理学院, 辽宁 鞍山 114051
2 辽宁科技大学材料与冶金学院, 辽宁 鞍山 114051
激光熔覆是一种先进的表面改性技术, 具有对基体材料热影响区作用小、组织细密和基体的变形程度小等特点, 被广泛应用于再制造领域。稀土元素能够改善镍基合金涂层组织, 使熔覆层晶粒细小, 同时净化晶界。总结稀土氧化物在激光熔覆镍基合金涂层研究中的进展, 概述稀土氧化物的种类和性质, 结合稀土氧化物的作用机制研究其对镍基合金涂层的晶粒尺寸、稀释率、裂纹的影响, 分析涂层硬度、耐磨性、耐蚀性、抗氧化性等性能, 同时讨论其对涂层中硬质相的影响。最后对目前阶段稀土氧化物对激光熔覆镍基合金涂层研究中存在的问题和未来的发展方向进行了展望。
稀土氧化物 激光熔覆 镍基合金涂层 研究进展 rare earth oxide laser cladding nickel base alloy coating research progress 
应用激光
2023, 43(3): 0009
作者单位
摘要
1 郑州大学材料科学与工程学院河南省高温功能材料重点实验室,郑州 10459
2 中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室,河南 洛阳 471039
3 中国中钢集团有限公司,北京 100080
4 昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明 650000
新型高温热障涂层材料已成为新一代航空发动机发展的关键材料。本工作通过固相反应法合成了一种单斜结构的高熵稀土钽酸盐材料(Y0.2Gd0.2Dy0.2Ce0.2La0.2)TaO4[(5RE0.2)TaO4],研究了其热、力学性能及抗熔融硅酸盐环境沉积物(CMAS)侵蚀性能。结果表明:(5RE0.2)TaO4具有极低的热导率(1.22 W·m-1·K-1,600 ℃)和较高的热膨胀系数(10.3×10-6 K-1,1 200 ℃),与YSZ材料相比(2.1~2.7 W·m-1·K-1,100~900 ℃)热导率下降了近42%。由于独特的铁弹增韧效应,其断裂韧性达2.8 MPa·m1/2,优于多数新型热障涂层材料。1 350 ℃不同时间及CMAS侵蚀后,(5RE0.2)TaO4反应层厚度和渗透深度均显著小于YSZ材料,是一种极具应用潜力的新型热障涂层材料。
稀土钽酸盐 高熵陶瓷 熔融硅酸盐环境沉积物侵蚀 热障涂层 rare earth tantalate high entropy ceramics molten silicate environmental deposits corrosion r thermal barrier coating 
硅酸盐学报
2023, 51(12): 3133
作者单位
摘要
1 济南大学,山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室,济南 250022 济南大学材料科学与工程学院,济南 250022
2 天津城建大学材料科学与工程学院,天津 300192
水泥基涂层疏水化改性处理是提高其防护效果的有效途径,然而有机硅烷类疏水性材料存在分散性差、弱化涂层物理性能及耐久性的问题。以含羟基聚二甲基硅氧烷为第二油相(PDMS),采用一步法高速剪切乳化工艺实现了高稳定/疏水型改性聚丙烯酸酯乳液的制备,并进一步构建了高耐久聚合物水泥基防护涂层。研究结果表明:相匹配的PDMS分子量、掺量、剪切速率可获得兼具良好稳定性和疏水性的改性乳液,乳液30 d未见分层现象、乳胶膜接触角提高24.9%、吸水率降低28.94%;制备的聚合物水泥基涂层展现了优异的力学性能、疏水性、耐紫外老化、耐海水和碱溶液浸泡性能,氯离子渗透系数仅为0.193×10-6 mm2/s;分析了乳液的改性机理与涂层耐久性增强机制。
聚丙烯酸酯 聚二甲基硅氧烷 水泥基涂层 耐久性 海工混凝土防护 polyacrylate polydimethylsiloxane cement-based coating durability marine concrete protection 
硅酸盐学报
2023, 51(11): 2857
作者单位
摘要
1 中国民航大学,天津市民用航空器适航与维修重点实验室,天津 300300
2 河北工业大学机械工程学院,天津 300401
3 天津大学材料科学与工程学院,天津 300350
采用高温熔制法制备了1种CaO-MgO-Al2O3-SiO2非晶陶瓷材料,利用高速破碎技术和等离子喷涂技术在45号钢基体上制备得到钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层。对块状陶瓷和涂层的物相组成、显微硬度和微观形貌进行了分析,通过拉伸实验测试了涂层的结合强度。通过盐溶液浸泡腐蚀实验研究了涂层的耐腐蚀性能和腐蚀机理。结果表明:钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层的孔隙率为7.93%±3.27%,无明显层状结构,涂层显微硬度值为6.63 GPa,与块体材料相比仅降低了3.89%,非孔隙区域具有类块体陶瓷材料的显微结构和力学性能;涂层结合强度为(16.25±2.11)?偆bMPa,断裂发生在涂层与金属过渡层的界面处,与等离子喷涂其它陶瓷涂层的结合性能相当;通过1 000?偆bh的浸泡腐蚀实验得到涂层试样的腐蚀速率为0.102 6?偆bg瘙簚m-2瘙簚h-1,与基体试样相比降低了12.3倍,具有良好的耐腐蚀性能;分析腐蚀截面形貌发现,涂层的致密结构对腐蚀起机械隔绝作用,堆积在涂层孔隙与裂纹表面的腐蚀产物的溶解速率与腐蚀液渗至基体的速率达到平衡,减缓了腐蚀的发生。
钙镁铝硅酸盐 非晶陶瓷涂层 等离子喷涂 耐腐蚀性能 类块体材料 calcium magnesium aluminum silicate amorphous ceramic coating plasma spraying corrosion resistance monolithic like material 
硅酸盐学报
2023, 51(11): 2780
作者单位
摘要
1 深圳信息职业技术学院智能制造与装备学院,广东 深圳 518172
2 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室深圳市超快激光微纳制造重点实验室, 广东 深圳 518060
3 深圳职业技术大学电子与通信工程学院,广东 深圳 518055
为了快速检测氢气泄漏,迫切需要开发一种更安全、浓度检测下限更低的氢气传感器。将镀有钯膜的微悬臂梁探针与单模光纤端面进行组装,设计了一种易制备且低成本的光纤氢气传感器。实验结果表明,该传感器具有超高的氢气响应灵敏度,约为-9.887 μm/%,同时具有低至1.76×10-3%的超低检测下限和优异的重复性。在痕量氢气体积分数条件下,该传感器对氢气体积分数表现出优异的线性响应,这对痕量气体检测具有重要意义,使其在氢能源电池、核电站和太空探索中具有重要的应用价值。
光纤传感器 氢气检测 微悬臂梁 钯膜 optical fiber sensor hydrogen detection microcantilever palladium coating 
激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2306007

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