激光重熔对等离子喷涂ZrO_2-20%Y_2O_3热障涂层隔热性能的影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术在铝基体表面制备氧化锆(ZrO2-20%Y2O3,质量分数)热障涂层,并用脉冲激光对其进行重熔处理,研究了激光重熔对涂层组织形貌、物相转变和隔热性能的影响。研究结果表明激光的比能量对涂层的成型及性能有重要影响,过高的比能量会使涂层表面粗糙度增加,涂层成型变差。在选用合适的低比能量激光重熔条件下,扫描电镜观察结果表明经激光重熔可消除喷涂态涂层的孔隙和层状结构。对粉末和重熔前后的涂层进行了X射线衍射分析,结果表明喷涂及重熔过程中都没有发生相变;隔热试验结果表明重熔后涂层的隔热温度有所下降。     

航空复合涂层材料的激光烧蚀效应

针对航空激光防护技术研究需求,开展了复合涂层材料的激光烧蚀效应综合研究。采用圆棒固体激光器作为测试光源,搭建了具有在线温度测量功能的烧蚀实验平台。在此基础上,对聚碳硅烷(PCS)涂层样品开展了激光烧蚀实验。通过对烧蚀区域形貌和温度数据的对比分析,证明了PCS复合材料具备显著的激光防护作用。同时,从理论方面对涂层的激光防护机理进行了研究,基于材料热传导方程,建立了激光烧蚀过程的热力学模型,对温度场变化进行了模拟。研究结果表明,在复合涂层的保护下,kW级激光仅产生百℃的金属基底升温。     

掺杂相对ZrB2陶瓷涂层抗激光烧蚀性能的影响

耐高温陶瓷作为高熔点材料,具有优异的高温抗烧蚀性能,有可能满足未来抗激光防护的需求。为摸清ZrB₂陶瓷涂层抗激光防护性能,采用高功率固体激光器作为测试光源,搭建了激光烧蚀实验平台和激光耦合特性测量系统,重点对ZrB₂陶瓷涂层开展了激光烧蚀实验和涂层反射率测试。实验研究了不同激光参数条件下ZrB₂涂层抗激光烧蚀性能,以及掺杂相(SiC、MoSi2)的影响。结果表明,相比于未掺杂ZrB₂涂层,掺杂后ZrB₂涂层抗激光烧蚀能力明显下降。分析认为掺杂相可提高ZrB₂涂层抗氧化性能,但不利于发挥氧化生成物ZrO2的高反射和隔热作用,致使抗激光损伤阈值降低。激光损伤前后涂层反射率的测试结果,也证实了ZrO2的高反射率是增强ZrB₂涂层抗激光损伤阈值的关键。同时,利用有限元软件建立了连续激光烧蚀下ZrB₂陶瓷涂层温度计算模型,并以基底发生熔化为判据,仿真得到了陶瓷涂层典型的抗激光烧蚀阈值参数。     

激光加速高能质子实验研究进展及新加速方案

利用超强激光与等离子体相互作用来加速高能离子是激光等离子体物理及加速器物理领域的研究热点.经过了近20年的发展,激光离子加速已取得丰硕成果,催生了一批新的应用.本文概述了国内外激光离子加速所取得的标志性实验研究进展,围绕高能质子的产生这一关键问题进行了深入的探讨,介绍了近几年来发展的有潜力的新加速方案.     

激光应用 激光工业应用

TG156．99 2005042607 激光重熔等离子喷涂自润滑复合涂层研究=Study of plasma spray and laser remelting self-lubricating composite coatings[刊,中]／应丽霞(哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江,哈尔滨(150001)),王黎钦…／／光电子·激光,- 2005,16(1),-105-109 为获得高副接触情况下具有抗疫劳的自润滑涂层,采用包覆的Ni包TiB2和Ni包石墨超细微粉,在9Cr18不锈钢表面,利用激光重熔等离子喷涂方法制备金属陶瓷自润滑复合涂层。研究了涂层制备的工艺方法、组织特征、界     

激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al_2O_3增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al_2O_3陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明:Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al_2O_3可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al_2O_3陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe3Al及(Al,Fe)4Cr金属间化合物,起到增加Al_2O_3陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al_2O_3陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al_2O_3陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。     

散射光信号与石墨-二氧化硅激光辐照烧蚀阈值的关系

石墨-二氧化硅作为无机添加材料,广泛应用于各类航空航天器烧蚀涂层领域,其在高温下具有较高的反应吸热焓,在高能激光烧蚀领域具有良好的应用前景。目前,关于石墨-二氧化硅的高能激光烧蚀研究较少,尤其在高能激光烧蚀中的反应时间和烧蚀阈值难以确定。针对此问题,利用近红外探测器对激光辐照样品表面的散射光进行实时探测,并对其散射光曲线进行微分拟合处理。基于此散射光信号,结合样品烧蚀后的形态结构分析,研究了石墨-二氧化硅在不同激光功率密度下的反应时间阈值。研究结果表明:在激光输出功率密度为500 W/cm~2持续辐照10 s时,散射光拟合曲线持续升高无突变,表明未发生明显的烧蚀;当激光功率密度升高至1 000~1 500 W/cm~2时,散射光微分拟合曲线出现明显转折点,对应的反应时间阈值分别为1.5 s和0.8 s。     

喷涂过程中薄壁件变形控制方法

薄壁工件采用等离子喷涂方法制备高熔点金属涂层，通常包括喷砂、喷涂、机械矫正等工序。在喷砂处理过程中砂粒连续地高速冲击基体工件，造成表面剥蚀，破坏了基体正、反两面的应力平衡；等离子喷涂过程中基体正、反两面的温差较大，且涂层升温、降温速度较快，基体正、反两面的膨胀、冷却不一致；以及后续的机械矫正等工序都会增加涂层及工件中的残余应力。通过分析工装设计、喷涂工艺、时效处理对基体残余应力变化的影响，探讨了消除残余应力、减小基体变形的有效方法。     

透明Nd:YAG激光陶瓷的研究与应用进展

综述了近年来,特别是近两年来国内外透明Nd:YAG激光陶瓷的研究与应用情况,重点对我国的透明Nd:YAG激光陶瓷研究近况进行了分析,指出了透明Nd:YAG激光陶瓷是目前陶瓷研究的热点。提出了透明Nd:YAG激光陶瓷研究中尚存在的问题和我国在此领域中与国外研究的巨大差距。分析指出:我国研究透明Nd:YAG激光陶瓷的各个院所之间,应该强强联合,优势互补,对该领域的理论和制备工艺进行更为深入的研究。     

第四讲 超强激光脉冲与等离子体相互作用中高能离子的产生

近几年来，由于高功率激光技术的不断发展，利用超强激光脉冲与等离子体相互作用产生高能离子束的研究得到了极大推动．实验和理论模拟均发现，在超强激光脉冲与等离子体相互作用过程中，可以产生高亮度、小尺寸、方向性好的高能质子束和高能重离子束．这种基于超强激光的高能离子源在先进离子束成像技术、惯性约束聚变混合“快点火”、新型台面离子加速器以及医疗等方面都有很诱人的应用前景．文章主要介绍了超强激光与固体靶相互作用中高能离子束（尤其是质子束）的加速机制、高能离子束特性、常用测量方法及其潜在应用，并对最新的研究进展进行了简单介绍．     

磁场辅助激光熔覆制备Ni60CuMoW复合涂层

采用磁场辅助激光熔覆技术,在Q235钢表面制备了Ni60CuMoW复合涂层,借助SEM,EDS 和XRD 等表征手段对涂层进行了微观组织和物相分析,利用维氏硬度计测试了复合涂层截面的显微硬度分布,通过摩擦磨损实验和电化学测试系统研究了复合涂层的磨损性能和耐腐蚀性能。研究结果表明:涂层主要由-Ni,Cu）固溶体、硅化物和硼化物组成,Cr3Si晶粒细化且均匀致密;磁场辅助作用下,激光熔覆涂层平均显微硬度达到913HV0.5,为无磁场辅助涂层的1.5 倍,磨损失重仅为无磁场涂层的36%,自腐蚀电位上升了100 mV,腐蚀电流密度降低了70%,耐磨耐蚀性能得到了显著改善。     

新概念高能激光武器与强激光光学计量检测技术

新概念高能激光武器的研究与发展已有四十多年的历史。第一代高能激光武器主要采用连续波化学激光器，其输出功率可达百万瓦。第二代高能激光武器主要采用了波长更短的节能固体激光器件，其输出功率为100kW。与第一代高能化学激光武器采用超高能量直接烧毁杀伤目标不同，第二代高能固体激光武器寻求节能型杀伤方式，即以最小程度的破坏来实现致命杀伤的效果。随着高能激光武器的发展和实战部署，作为高能激光武器核心的高能激光系统总体性能参数(能量/功率、激光波形、光束质量、近场和远场的强度分布、光束指向稳定性、光谱和偏振特性等)的计量和测试显得尤为重要。文中围绕新概念高能激光武器的历史、研究现状和未来发展展开论述。高能激光武器系统的研制对强激光光学计量检测技术提出的新要求和挑战有助于推进强激光光学计量检测技术的发展。     

金属表面碳涂层对激光等离子体辐射的影响

 阐述了激光诱导击穿光谱技术的基本原理,分析了金属材料表面光学性质与激光诱导等离子体辐射强度的关系,建立了空气中进行等离子辐射研究的试验装置,测量了不同厚度碳层下激光等离子体的发射光谱强度。实验结果表明：当一束近红外高能量脉冲激光（能量为5 J）作用于覆盖有约18 μm厚度碳层的标钢样品时,激光等离子体的发射光谱强度提高了16%～22%;证明了金属样品表面覆盖碳层能够提高激光等离子体辐射强度。     

激光熔覆原位合成Nb(C,N)陶瓷颗粒增强铁基金属涂层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在42CrMo基体上制备出原位合成Nb(C, N)颗粒增强的铁基复合涂层。X射线及扫描电镜分析结果表明:激光熔覆获得的涂层基体为耐氧化、耐蚀性良好的Fe-Cr细晶组织及少量的-Fe相,原位合成的Nb（C, N）呈块状弥散分布在基体上。进一步的磨损试验表明:这些颗粒增强相极大增强了抗磨损性能,与未熔覆的母材相比,其磨损失重仅为母材的1/9左右; 涂层在750 ℃恒温氧化条件下具有较好的抗氧化性能,氧化层主要由NbO1.1,Cr2O3相组成; 母材的氧化产物为Fe2O3,容易脱落,保护性能较差; 激光熔覆涂层的氧化膜厚度仅为未涂层的1/5。     

Improvement in the properties of plasma-sprayed metallic, alloy and ceramic coatings using dry-ice blasting

Dry-ice blasting, as an environmental-friendly method, was introduced into atmospheric plasma spraying for improving properties of metallic, alloy and ceramic coatings. The deposited coatings were then compared with coatings plasma-sprayed using conventional air cooling in terms of microstructure, temperature, oxidation, porosity, residual stress and adhesion. It was found that a denser steel or CoNiCrAlY alloy coating with a lower content of oxide can be achieved with the application of dry-ice blasting during the plasma spraying. In addition, the adhesive strength of Al₂O₃ coating deposited with dry-ice blasting exceeded 60 MPa, which was nearly increased by 30% compared with that of the coating deposited with conventional air cooling. The improvement in properties of plasma-sprayed metallic, alloy and ceramic coatings caused by dry-ice blasting was attributed to the decrease of annulus-ringed disk like splats, the better cooling efficiency of dry-ice pellets and even the mechanical effect of dry-ice impact.     

Mechanical performance of metal-ceramic interfaces produced by laser processing

This paper concentrates on the mechanical performance of various ceramic coatings of Cr₂O₃ on steel (SAF2205), as produced by CO₂ laser processing. The thickness of the coating that can be applied by laser coating is limited to about 200 m setting a limit to the maximum strain energy release rate that can be measured in a 4 point flexure test before severe yielding occurs. In addition, a network of cracks with spacings of the order of 200 m was always present in the laser applied coating preventing steady state crack growth along the interface.It is concluded that a firmly bonded coating of Cr₂O₃ on steel could be produced by high power laser processing. The actual interface strength of a (Fe, Cr)-spinel applied to stainless steel by laser coating depends strongly on the composition of the substrate and coating materials. The energy release rate was extremely high and delamination occurred by fracture through the coating and partially along the interface, indicating that the interface strength is similar to or higher than the fracture strength of (Fe, Cr)-spinel.     

激光对光学薄膜加热过程的数值分析

采用“交替隐型算法”对光学薄膜中的加热过程进行了数值分析,求解得到了薄膜中的二维温度场,并给出一些计算实便。     

Diamond-like carbon coatings for the protection of metallic artefacts: effect on the aesthetic appearance

Plasma-enhanced chemical vapour deposition (PECVD) is an environmentally friendly process used to deposit a variety of nano-structured coatings for the protection or the surface modification of metallic artefacts like the SiO₂-like films that have been successfully tested on ancient silver, bronze and iron artefacts as barriers against aggressive agents. This paper deals with the preliminary results of a wider investigation aimed to the development of eco-sustainable coatings for the protection of Cu and Ag-based artefacts of archaeological and historic interest. Diamond-like carbon (DLC) coatings have been deposited by PECVD in different experimental conditions, in a capacitively coupled asymmetric plasma reactor, placing the substrates either on electrically powered electrode (cathodic mode) or grounded electrode (anodic mode) with and without hydrogen addition in the gas mixture. The final goal is to develop a coating with good protective effectiveness against aggressive atmospheres and contemporarily with negligible effects on the aesthetic appearance of the artefacts. The evaluation of possible colour changes of the surface patinas, due to coating process, was performed by optical microscopy and colorimetric measurements. Furthermore, to evaluate the reversibility of the thin DLC layer, an etching treatment in oxygen plasma has been successfully carried out and optimized. The chemical-physical characterization of the deposited DLC coatings was performed by means of the combined use of micro-Raman and XPS spectroscopies. The results show that the DLC films obtained in the anodic mode, may be proposed as a viable alternative to polymeric coatings for the protection of metallic ancient objects.     

HfO2／SiO2高反射膜的缺陷及其激光损伤

用原子力、Normaski和扫描电子显微镜等分析仪器,对高损伤阈值薄膜常采用HfO2/SiO2薄膜进行了表面显微图象研究,分析了薄膜常见的表面缺陷,如节瘤,孔洞和划痕等。薄膜表面缺陷的激光损伤实验表明,不同缺陷的抗激光损伤能力不大相同。节瘤缺陷最低,约为15J/cm^2,薄膜的损伤阈值主要由其决定,孔洞的激光损伤能力与节瘤相比较高,约为节瘤的2－3倍。节瘤缺陷在低能量密度的激光损伤所形成的孔洞,与镀制过程中形成的孔洞形貌相似,激光再损伤能力也相似。低能量密度的激光把瘤缺陷变为孔洞缺陷是激光预处理提高薄膜损伤阈值的原因之一。