激光应用 激光工业应用

TG156.99 2006043042金属零件选区激光熔化直接快速成形工艺及最新进展=Newest progress of direct rapid prototyping of metal partby selective laser melting[刊,中]/杨永强(华南理工大学机械工程学院.广东,广州) ,吴伟辉…∥航空制造技术.—2006(2) .—73-76 ,97阐述了金属零件选区激光熔化直接快速成形的原理及其工艺特点,介绍了该工艺技术的最新进展及应用领域。图3参7(严寒)TG156.99 2006043043激光表面改性对轧辊用高速钢组织与硬度的影响=Effectof laser surface modification on microstructure and hard-ness of high speed …     

316L不锈钢粉末光纤激光选区熔化特性

采用自行研制的光纤激光选区熔化快速成型设备,研究了选区激光熔化316L不锈钢粉末工艺参数、能量输入与样件致密度、表面形貌之间的关系以及微观组织特征。结果表明:扫描速度对成型效果影响最为显著;样件致密度随着激光能量密度提高有逐渐增大的趋势;能量密度作为选区激光熔化工艺的技术指标具有可操作性;表面形貌由激光功率与扫描速度比值所决定。深入探讨了能量输入、熔化凝固行为、激光功率与扫描速度比值与样件致密度、表面形貌的关系。结果表明:选区激光熔化凝固组织层内、层间熔合处为弧形,且为冶金结合,金相组织主要由柱状晶与等轴晶组成,层内靠近熔合线周围是柱状晶,而层间靠近熔合线附近主要是细小等轴晶,晶粒直径为1μm左右。     

选区激光熔化及热处理工艺对钴铬合金力学性能的影响

系统研究了选区激光熔化（SLM）及热处理工艺对钴铬合金组织与性能的影响。通过设计正交实验,利用EOS M290选区激光熔化设备,优化钴铬合金成型的工艺参数;利用XRD、扫描电镜（SEM）、硬度仪及万能材料试验机对选区激光熔化钴铬合金的显微组织结构、物相组成及力学性能进行观察与测试。研究结果表明,选区激光熔化成型的最佳工艺参数为:扫描间距0.08 mm,扫描速度1110 mm/s,激光功率335 W,能量密度4.8 J/mm2,获得的致密度高达99.18%,且最佳的填充角度为67。SLM成型的钴铬合金的物相主要由相及少量相共存,微观组织由细小均匀的胞状晶及柱状晶构成;其硬度、抗拉强度及延伸率分别为41.0HRC,1032 MPa,10%,断裂机制主要为穿晶脆性断裂。热处理后显微组织发生相变,主要为相及少量相,并产生少量强化相M23C6(M=Cr,Mo,W);其硬度、抗拉强度及延伸率分别提升了6.1%,35.9%和17.6%,断裂机制主要为准解理断裂。     

基于选择性激光烧结成型的无模具快速精铸工艺

选择性激光烧结技术(Selective Laser Sintering，SLS)是采用红外激光烧结粉末状材料成形的一种快速成型技术。其基于分层制造的崭新思想，在复杂零件的整体成型和结构组织的连续性方面具有独到的优点，从而可以最为有效地与传统地树脂砂造型工艺相结合，实现了无模型精密铸型的快速制造，其工艺流程图见图1。该工艺实现了CAD模型直接驱动下的铸型一体化制造，型芯同时成形，可方便地制造含自由曲面的铸型和混合零件等。突破了传统工艺的许多约束，具有较高的柔性，尤其适合于制造单件小批量的大中型铸件。     

基于CCD的金属直接成型过程监控系统

采用等离子弧三维焊接直接制造金属零件的快速成型方法是一种新型的制造工艺,为了实现成型过程中的精度控制,采用了CCD视觉监控系统,为了避免弧光干扰,分析了等离子弧光的光谱特性,设计了光学滤光系统.通过对熔池图像进行二值化处理,并采用模糊PID的控制策略对焊接熔池进行控制,试验结果证明可以改善成型质量.     

基于神经网络的选区激光熔化残余应力预测

当前对选区激光熔化产生的残余应力预测方法主要为数值模拟,但由于设备、环境、粉末等因素差异性较大,且具有较大不确定性,很难建立符合实际情况的数值模拟模型。利用神经网络在预测多变量、复杂线性信息处理方面能力强的特点,建立适用于预测316L不锈钢粉末选区激光熔化残余应力的模型。使用选区激光熔化技术打印相当数量的不同工艺参数的试样,采用超声波检测其内部残余应力作为神经网络的训练样本,并使用这些样本对神经网络模型进行训练,获得具有预测功能的神经网络,将验证样本的工艺参数输入神经网络,计算出预测的残余应力值,与实际检测值进行对比。实验结果表明,预测值与实际测量值偏差较小,验证了所提方法的有效性。采用神经网络预测残余应力的方法,可以快速确定不同选区激光熔化工艺参数对应的残余应力,避免设置残余应力较高的工艺参数,有效缩短制备高质量工件试样的周期,降低成本。     

金属面曝光选区激光熔化原理装置及试验研究

与点扫描方式相比,面曝光选区激光熔化因具有成形效率高、残余应力水平低等优势,而成为极具发展前景的新一代选区激光熔化增材制造技术的发展方向。利用波长为915 nm的二极管连续激光器作为光源,结合电寻址反射式纯相位液晶空间光调制器,搭建了新一代面曝光选区激光熔化增材制造原理装置平台。获得了“○”形样式的面光斑曝光,基于光敏纸和低熔点金属粉末材料进行面曝光熔化成形并获得了样品,实现了面曝光选区激光熔化的原理性实验验证。     

不同焊接位置对5A90铝锂合金激光焊接质量的影响(英)

针对铝锂合金激光焊接产生的成形不良和气孔缺陷,探究不同焊接位置对焊缝成形及气孔的影响,并对比分析不同焊接位置熔池受力状态、熔融金属流动和小孔动态行为,解释缺陷形成及其抑制机理。研究发现:不同焊接位置熔池受力状态和熔融金属流动决定焊缝成形。平焊时焊缝成形差、下榻严重;横焊时背面焊缝不连续,有飞溅;立向上焊时背面焊缝内凹严重;立向下焊可得到最优焊缝成形和最优的气孔缺陷。焊缝气孔受小孔动态行为影响,不同焊接位置气孔随热输入的变化规律一致,气孔先增后减,在仅熔池透状态下有气孔最大值。立上焊时小孔不稳定,焊缝气孔多且分布杂乱;立向下焊时小孔稳定性高,气孔最少,主要分布在焊缝中心线上。     

不同焊接位置对5A90铝锂合金激光焊接质量的影响（英文）

针对铝锂合金激光焊接产生的成形不良和气孔缺陷,探究不同焊接位置对焊缝成形及气孔的影响,并对比分析不同焊接位置熔池受力状态、熔融金属流动和小孔动态行为,解释缺陷形成及其抑制机理。研究发现:不同焊接位置熔池受力状态和熔融金属流动决定焊缝成形。平焊时焊缝成形差、下榻严重;横焊时背面焊缝不连续,有飞溅;立向上焊时背面焊缝内凹严重;立向下焊可得到最优焊缝成形和最优的气孔缺陷。焊缝气孔受小孔动态行为影响,不同焊接位置气孔随热输入的变化规律一致,气孔先增后减,在仅熔池透状态下有气孔最大值。立上焊时小孔不稳定,焊缝气孔多且分布杂乱;立向下焊时小孔稳定性高,气孔最少,主要分布在焊缝中心线上。     

面曝光选区激光熔化成形形状精度研究

主要研究面曝光选区激光熔化单层成形时,激光光斑搭接率和电流对形状精度的影响。实验通过控制变量法研究搭接率、曝光时间、电流等工艺参数对激光光斑、熔道、圆环、尖角等成形形状精度的影响。实验结果表明:一定范围内,电流越大,激光光斑更均匀,成形一致性更好;搭接率38.4%能够获得最低的形状误差的熔道;搭接率一定,圆环成形误差随电流的增加而增加;尖角成形误差随着电流增加,呈现先增后减的趋势;搭接率为46.1%、38.4%时,零级衍射带来的形状误差降低。     

聚合物光子晶体光纤作为新型传像光纤应用的初步探索

制备了两种具有传像功能的聚合物光子晶体光纤.该光纤分别由525个空气孔按四方排列和由547个空气孔按六方排列的二维光子晶体聚合物光纤组成.实验结果表明：在短距离内,这两种光纤可以以抗传导的机理传送图像,且制备工艺简单,单根光纤就带有数百个像素,可用于制造集成光学器件.     

Resolution improvement of surface plasmon-enhanced, liquid crystal spatial light modulator: Simulation studies

Spatial resolution is an important performance characteristic of spatial light modulators (SLM). One of the key factors affecting the spatial resolution of liquid crystal (LC)-based SLM is the fringing field effect. This effect can be reduced in thin LC cells with corresponding reduction in the electro-optical response. A strong electro-optic response in thin LC layer can be attained using the surface plasmon resonance (SPR) phenomenon. While SPR-based LC SLMs were already demonstrated about 15 years ago, their development has been hampered in part by low resolution, due to the finite propagation length of the surface plasmons (SPs). A fine patterning of the metal layer supporting the propagation of SPs is studied as a possible solution for reducing the spatial blurring associated with the long propagation length of SPs. The results of detailed computer simulations showing improved resolution SPR-LC-SLM are presented.     

C波段具有平坦近零色散光子晶体光纤的一种改进设计方法

光子晶体光纤的最内层空气孔在拉制过程中容易发生形变,从而严重影响色散. 基于多极法,模拟了当最内层空气孔为不易发生形变的较小值时,第二、三层空气孔对色散的影响,结果表明这种简单的色散控制方法也可以实现零色散点的快速平移,且保持色散平坦. 以此为基础,设计了应用于C波段具有近零平坦色散的光子晶体光纤,色散系数为-0.24-0.33 ps/(km·nm). 模拟表明,从第五层开始增加空气孔的层数对已设计光纤的色散影响很小,可以通过增加空气孔的层数得到理想的限制损耗. 这一方法亦适用于S,L波段具有类似性质PCF的设计. 关键词： 光子晶体光纤 色散系数 多极法 限制损耗     

包层空气孔渐变的准光子晶体光纤的色散特性研究

设计了一种准光子晶体光纤,其包层由呈准周期分布的空气孔构成,其中靠近芯区的空气孔的直径是渐变的.采用带有良匹配层(APML)吸收边界的全矢量频域有限差分(FDFD)方法对其色散特性进行了数值分析,计算了孔间距取1.5μm～2.2μm,最小空气孔直径分别取0.4μm～0.6μm,从第一层到第三层直径线性递增量分别为0.1μm和0.2μm的条件下,这种光纤基模的色散曲线.结果表明:通过调节包层中三种不同尺寸的空气孔的大小以及孔间距这四个参数,可以得到不同平坦水平的色散曲线,甚至于超低超平坦的色散曲线.例如,当孔间距取1.7μm,空气孔直径分别取0.5μm、0.7μm、0.9μm,在1.4μm～1.7～m波段内,这种光纤的色散值可以控制在6.0±3.0 ps/km.nm范围内.     

BCP在多层有机电致发光器件中的作用

作为空穴阻挡材料,BCP通常被用在蓝光以及白光有机电致发光器件中,其空穴阻挡能力随着其厚度的增加而增强;另一方面,在电场作用下,空穴也能隧穿厚度较薄的BCP层。为了深入了解BCP在多层有机电致发光器件中的作用,文章研究了不同电压下BCP层厚度对器件ITO/NPB/BCP/Alq₃∶DCJTB/Alq₃/Al电致发光光谱的影响。实验发现,较薄的BCP层可以部分地阻挡空穴并能调节能量在不同发光层之间的传递,从而容易获得白光器件;但该种结构器件的电致发光光谱随着电压的变化变动较大。当BCP层足够厚时,器件的电致发光光谱也变得相对较稳定; 当BCP的厚度为15 nm以上时,空穴就很难再隧穿过去。文章还讨论了不同电压下多层器件的电致发光光谱发生变化的原因。     

Compound buried layer SOI high voltage device with a step buried oxide

A silicon-on-insulator (SOI) high performance lateral double-diffusion metal oxide semiconductor (LDMOS) on a compound buried layer (CBL) with a step buried oxide (SBO CBL SOI) is proposed.The step buried oxide locates holes in the top interface of the upper buried oxide (UBO) layer.Furthermore,holes with high density are collected in the interface between the polysilicon layer and the lower buried oxide (LBO) layer.Consequently,the electric fields in both the thin LBO and the thick UBO are enhanced by these holes,leading to an improved breakdown voltage.The breakdown voltage of the SBO CBL SOI LDMOS increases to 847 V from the 477 V of a conventional SOI with the same thicknesses of SOI layer and the buried oxide layer.Moreover,SBO CBL SOI can also reduce the self-heating effect.     

双包层色散平坦光子晶体光纤的数值模拟与分析

光纤色散会使脉冲展宽,从而导致误码,在通信网中这是必须避免的一个问题.运用有限元法,在考虑石英基质材料色散的前提下,数值模拟了呈圆形排列的双包层光子晶体光纤的场分布、基模有效折射率和色散特性.结果表明,小空气孔间距和直径不变时,大空气孔与第一圈小孔的的间距和大空气孔的直径对色散曲线的走向起决定性作用.如同某些色散补偿光...     

基于四叉树的光学小波滤波器轴心定位的研究

精度问题制约了光学小波变换的广泛应用。若要扩展其应用领域,必须提高变换精度。在二维光学小波变换4f系统中,小波滤波器轴心的精确定位至关重要。提出了一种基于四叉树搜索方法的光学小波滤波器轴心定位方法。所用的加载滤波器载体为空间光调制器(SLM),定位精度可达到SLM的一个像素大小。为加快搜索速度,提出了一种基于四灰度级并行处理的改进方法。     

C6v对称TIR-PCF结构参数对基模零色散点的调节数值研究

用多极方法数值研究构成六重对称全内反射型光子晶体光纤各种结构参数对基模零色散点的调节.数值结果表明,在相对孔径较大时,包层空气孔柱层数不影响零色散点,在其它结构参数相同的条件下,空气孔直径越大,零色散点波长越短,而在其它结构参数相同的条件下,空气孔孔距越大,零色散点波长越长,当空气孔直径与空气孔孔距都很小时,零色散点出现在长波区域,当空气孔直径与空气孔孔距大到一定程度时,色散曲线在零色散线出现振荡特性,并出现多个零色散点,在包层空气柱层数一定的条件下,中央纤芯缺省空气孔层数对零色散点的调节范围大.