万瓦级光纤激光焊接过程中小孔内外等离子体研究

为了进一步深入了解超高功率光纤激光深熔焊接过程中等离子体特征,试验拍摄了深熔小孔内外等离子体形态,并采用光谱仪检测分析了光纤激光致等离子体光谱信号.利用检测得到的等离子体光谱信号,计算研究了等离子体的电子温度、电子密度、电离度以及等离子体压力特征,并分析了在小孔内不同深度处及孔外等离子体的变化规律.结果表明,孔内等离子体呈现不均匀分布特征,孔外金属蒸气远多于等离子体.等离子体光谱分析显示,光纤激光致等离子体辐射出的谱线较少,即电离程度较低.进一步的计算结果同样证实了光纤激光致等离子体处于弱电离状态,但等离子体电子密度仍然处于较高水平,且等离子体瞬态压力可达到数百个大气压.     

脉冲激光烧蚀材料等离子体反冲压力物理模型研究与应用

分析了脉冲激光烧蚀材料等离子体等温膨胀阶段的物理特性,建立了脉冲激光烧蚀材料等离子体压力三维方程与动力学模型.应用所建模型,数值分析了单脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体相关特性,得到等离子体的反冲压力最大值870 Pa出现在约25 ns后,距离砂轮表面距离约0.05 mm处.相关条件下开展脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮试验,采用高速相机观测烧蚀砂轮过程中的飞溅现象;采用光栅光谱仪测量等离子体空间发射光谱,计算了等离子体电子温度、电子密度以及反冲压力.实验表明脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮等离子体反冲压力可以不计,同时也验证了气体方程与动力学模型的正确性和可行性,对脉冲光纤激光烧蚀工艺优化具有启示意义.     

电学参数对胶体中工业纯钛微弧氧化膜特性的影响

利用自制多功能微弧氧化(MAO)电源对处在胶体中的工业纯钛表面进行了MAO处理,比较系统地研究了电压脉冲的峰值(U)和占空比(d)对膜层的生长特性、微观结构、相结构和处理后试样耐腐蚀性能的影响.结果表明,随着U的增加或d的加大,膜厚几乎呈线性增加,膜表面微孔尺寸和粗糙度逐渐增大,微孔密度逐渐减小.膜层主要由致密层组成,除U=450V,d=10%时制备试样的膜层中含有少量锐钛矿相TiO2外,其他试样的膜层全由金红石相TiO2组成;在30%硫酸溶液中的耐腐蚀测试表明,MAO处理后试样的耐腐蚀性能与U和d密切相关,随着U的增加或d的加大,试样的耐腐蚀能力逐渐增强.     

脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮等离子体特性研究

采用光栅光谱仪 对脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮过程中产生的等离子体空间分辨发射光谱进行了测量. 研究了500–600 nm波段范围内的等离子体空间发射光谱强度随激光平均功率和脉冲重复频率的变化情况. 结果表明: 等离子体辐射光谱强度在其径向膨胀方向上距离砂轮表面约2.4 mm处达到最大值. 在局部热力学平衡假设条件下, 根据等离子体中六条铜原子谱线的相对强度, 利用Boltzmann 图法, 计算得到在不同激光功率和重复频 率条件下的等离子体电子温度沿砂轮径向方向的分布规律. 实验结果表明: 在激光修锐青铜金刚石砂轮过程中, 距离砂轮表面约3 mm处等离子体电子温度出现峰值, 其温度最高可达4380 K, 且等离子体电子温度随着激光参数和 空间位置的改变呈现出不同的演变规律. 关键词： 脉冲光纤激光 等离子体发射光谱 激光修锐 电子温度     

工业纯钛微弧氧化膜的结构及拉曼光谱分析

采用微弧氧化技术,用处理电压为300, 350, 400, 450, 500 V在工业纯钛表面制备了5块氧化膜试样,利用扫描电镜和拉曼光谱研究了处理电压对氧化膜结构的影响。结果表明：氧化膜表面布满了微孔,其尺寸随处理电压的升高而增加,而微孔密度则呈相反的变化趋势。氧化膜主要由锐钛矿和金红石相组成,其相含量与处理电压的大小密切相关。当处理电压较低时,氧化膜主要由锐钛矿相组成; 随着处理电压的升高,氧化膜中金红石相的相对含量增加; 当处理电压在400～450 V时,金红石相含量增加迅速,并成为主晶相。     

阴极电压脉冲占空比对钛合金微弧氧化膜特性的影响

利用自制多功能微弧氧化电源,在保持双极性电压脉冲幅度不变的条件下,研究了阴极电压脉冲占空比（d_c）对钛合金微弧氧化膜特性的影响.结果表明：阴、阳极的峰值电流随处理时间的变化分为几个不同阶段,各阶段的开始和结束时间与d_c密切相关.氧化膜主要由金红石和锐钛矿相TiO₂组成,金红石相TiO₂的相对含量在d_c=50%附近随d_c的 关键词： 微弧氧化 钛合金 占空比     

超硬磨料砂轮激光修整技术的现状与展望

阐述脉冲激光修整技术的基本原理和特点,从超硬磨料砂轮激光修整技术的工艺参数优化、数值模拟仿真两方面对其研究进展进行综述,指出该技术目前正面临的主要问题,并对其发展方向进行预测和展望。超硬磨料砂轮激光修整技术目前已经取得了较大的进步,但基础科学理论、砂轮表面质量评价、在线精密修整技术等关键性技术仍然是该领域非常棘手的难题,有待对其进行更深层次的探索和研究。     

Al(OH)3溶胶浓度对TC4钛合金微弧氧化膜特性的影响

利用自制多功能微弧氧化(MAO)电源,在保持电学参数和处理时间不变的条件下对TC4钛合金表面进行了MAO处理,研究了Al(OH)₃溶胶浓度对钛合金MAO膜的生长特性、微观结构、相结构和电致变色特性的影响.结果表明:随着Al(OH)₃溶胶浓度(体积分数)C的增加,膜层的生长速率由慢到快逐渐增加,膜表面微孔尺寸和粗糙度逐渐增大,而微孔密度逐渐减小;当C≤10%时,膜层由锐钛矿相TiO₂组成,而当C>10%时,膜层中开始出现金红石相TiO₂并随着C的增加其相对含量逐渐增大,并在C=40%时,膜层全部由金红石相TiO₂组成;在pH＝2.0的HCl溶液中的循环伏安测试结果表明,C≤20%制备试样的膜层颜色变化不明显,随着C的进一步增加,制备试样的膜层颜色变化逐渐明显,并在C=40%时,其着色呈蓝色且色泽均匀;该试样在循环伏安测试过程中还表现出了良好的稳定性和可逆性. 关键词： 微弧氧化 氧化膜 微观结构 电致变色     

侧吹气体对光纤激光修锐青铜金刚石砂轮等离子体特性影响

为了研究辅助侧吹氩气对光纤激光修锐青铜结合剂金刚石砂轮等离子体的影响,利用高速摄像机拍摄不同侧吹工艺参数下等离子体空间膨胀形态,结果表明：氩气降低了等离子体的膨胀高度,随着压力增加,等离子体的膨胀距离减小,等离子抑制作用增强。 利用光谱仪研究了等离子体发射光谱在砂轮径向上的最大值随氩气压力的变化情况,并根据Boltzmann斜线法和Stark展宽法,计算不同氩气压力下等离子体在砂轮径向上电子温度和电子数密度的最大值,结果表明：气体压力增大,等离子体光谱线强度先增大后减小,等离子体光谱线强度在0.2 MPa时达到峰值,较大的氩气压力明显降低等离子体电子温度和电子数密度,从而减小对砂轮表面形貌的影响。 利用超景深三维扫描仪观测添加侧吹气体前后砂轮表面形貌,结果表明：0.5 MPa侧吹氩气后,砂轮表面形貌质量明显优于未添加侧吹气体时。