激光烧结石墨烯-铜纳米复合材料性能研究

石墨烯拥有许多优异的性能,这些性能使石墨烯有望成为金属基复合材料的理想增强相。采用激光烧结的方法制备了石墨烯-铜纳米复合材料。X射线衍射(XRD)和Raman光谱测试结果表明,石墨烯存在于激光烧结所制备的纳米复合材料中。显微硬度测试结果显示,石墨烯的添加使得石墨烯-铜纳米复合材料的硬度比激光烧结纯铜的硬度提高了约22%。用电化学极化法研究了激光烧结的石墨烯-铜纳米复合材料和纯铜在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为,石墨烯-铜纳米复合材料的腐蚀电位比激光烧结纯铜的腐蚀电位略有降低,腐蚀电流也有所降低,说明其耐腐蚀性能较激光烧结纯铜略好。     

激光烧结石墨烯-铜纳米复合材料性能研究

石墨烯拥有许多优异的性能,这些性能使石墨烯有望成为金属基复合材料的理想增强相。采用激光烧结的方法制备了石墨烯-铜纳米复合材料。X射线衍射（XRD）和Raman光谱测试结果表明,石墨烯存在于激光烧结所制备的纳米复合材料中。显微硬度测试结果显示,石墨烯的添加使得石墨烯-铜纳米复合材料的硬度比激光烧结纯铜的硬度提高了约22%。用电化学极化法研究了激光烧结的石墨烯-铜纳米复合材料和纯铜在3.5%（质量分数）NaCl 溶液中的腐蚀行为,石墨烯-铜纳米复合材料的腐蚀电位比激光烧结纯铜的腐蚀电位略有降低,腐蚀电流也有所降低,说明其耐腐蚀性能较激光烧结纯铜略好。     

选区激光烧结瞬态温度场模拟与测试方法研究

采用有限元方法,考虑实际的边界条件和热物性参量的变化,对Al2O3覆膜陶瓷粉末的选区激光烧结过程瞬态三维温度场进行动态模拟.通过比色测温法对红外热成像系统的发射系数进行修正后,对选区激光烧结过程瞬态温度场进行测试.数值模拟和实测结果显示,两者吻合较好.     

激光陀螺温度场有限元分析

激光陀螺是惯性导航系统的理想元件,成功应用于陆、海、天、空等领域,但激光陀螺对温度非常敏感,外界温度变化会导致激光陀螺两路光路不对称,从而影响输出角速度的准确性。采用温度场仿真软件Icepak,建立激光陀螺温度场模型;研究激光陀螺在外部不均匀热边界条件下,陀螺腔体两阳极侧温度分布情况。仿真结果表明,壳体内部对流换热系数增加3倍,两侧阳极温差可以减小50%;同时壳体与抖动机构之间的热阻对热传导有较大影响,会引起21%的温差;且在腔体表面贴比例系数为1 000∶1的各向异性传热材料,不均匀温度区会快速地向其他区域扩散,两阳极测温度均匀性较好。为陀螺内部温度均匀化设计及工程化提供了指导。     

激光切割脆性材料的温度场模拟

激光切割脆性材料是一个复杂的光致热过程。在综合考虑材料的热物性参数、初始条件及边界条件的情况下,运用Ansys软件建立了激光切割脆性材料温度场的三维有限元模型。采用APDL语言实现了对热流密度的高斯分布和强制对流换热及移动激光热源的模拟。通过设置不同的激光切割参数,对温度场的变化进行了模拟分析。所建立的温度场模拟系统可以对实际激光切割脆性材料的热过程进行前期预测,并能对激光切割参数的选择进行一定的优化,以减少实际切割的盲目性。     

强激光辐照下柱壳温度场的数值模拟

 用有限元方法数值模拟强激光辐照下柱壳上温度场的变化和分布情况，并对热性能参数随温度变化对温度场造成的影响进行了研究。     

激光加热的微塑性成形有限元模拟

针对难成形材料微构件成形困难的特点,提出基于激光双面加热的微塑性成形方法。采用有限元分析软件ABAQUS,建立了基于激光加热的微镦粗圆柱形工件的热力耦合有限元模型,并对激光加热后工件的温度场分布和微塑性成形进行了模拟和应力分析。结果表明,采用激光双面加热的方法可以为微塑性成形建立合适的温度场,激光加热状态下的微塑性成形力明显降低,提高了微塑性材料的成形性能,拓宽了微塑性成形技术的应用范围。     

激光辐照下旋转柱壳温度场的数值模拟

 采用有限元方法数值模拟在连续激光辐照下旋转柱壳温度场的变化和分布情况,并分析了热性能参数对温度场造成的影响,同时还比较分析了不同旋转频率对柱壳温度场分布的影响。结果表明,激光作用下旋转柱壳的温升大大低于静止柱壳的温升, 外表面温度呈现出与旋转频率相符的周期性上升过程,而内表面温升由于热传导的原因在较小频率下才表现出这种周期性,当频率增大到一定值时,内表面温升不出现周期性的台阶而是曲线上升。     

TA15钛合金激光沉积温度场数值模拟与检测

在综合考虑热源模型、对流辐射换热、相变潜热、材料非线性因素对激光沉积修复温度场影响前提下,建立了激光沉积修复的数学模型,采用有限元参数化设计语言（APDL）对多道多层激光沉积修复温度场进行了数值模拟。研究了激光沉积修复瞬时温度场及其中心高度上节点温度随时间变化情况,分析了修复件中心高度上温度梯度分布情况。搭建了激光沉积修复温度测量系统,对修复时表面温度进行了测量,并与模拟温度进行了比较,两者吻合较好。为控制激光沉积修复组织、提高修复质量提供有效手段。     

激光辐照下旋转柱壳温度场的数值模拟

采用有限元方法数值模拟在连续激光辐照下旋转柱壳温度场的变化和分布情况,并分析了热性能参数对温度场造成的影响,同时还比较分析了不同旋转频率对柱壳温度场分布的影响。结果表明,激光作用下旋转柱壳的温升大大低于静止柱壳的温升, 外表面温度呈现出与旋转频率相符的周期性上升过程,而内表面温升由于热传导的原因在较小频率下才表现出这种周期性,当频率增大到一定值时,内表面温升不出现周期性的台阶而是曲线上升。     

基于ANSYS的脉冲激光辐照石英玻璃的温度场数值模拟

采用有限元仿真软件ANSYS 12.0对脉冲功率激光辐照石英玻璃建立了热力学模型,对其表面温度场进行了数值模拟,得到了在不同激光功率密度下的瞬态温度场分布,并对模拟结果进行了分析和研究,为激光辐照石英玻璃实验提供依据.     

基于光场调制的纳秒激光图案化石墨烯研究

激光加工技术在石墨烯制备领域得到了许多应用。目前激光图案化石墨烯的方法多为激光逐点扫描, 而单次辐照实现图案化加工的方法鲜有报道。通过间光调制器改变激光的光场, 使光束聚焦成图案, 单次辐照直接在石墨烯样品上烧蚀实现图案化。控制激光能量为合适的值时可将石墨烯清晰地图案化而不损伤硅基底。通过拉曼光谱扫描成像发现石墨烯加工边缘清晰, 精度达到μm量级, 具有加工速度快、无需移动样品等特点。     

激光作用于金属材料瞬态温度场的数值模拟

激光中心温度探测是激光领域的一个重要课题,直接影响着激光在工程技术中的应用。利用XL-800WF光纤传输多功能脉冲激光加工系统,照射厚钢板,得到钢板的熔化图。通过显微镜测量熔斑的直径,从而计算液态钢的凝固时间。根据激光温度的扩散原理,建立理想条件下钢板的热传导方程,模拟出钢板的温度演化规律。结合凝固时间,推导了XL-800WF光纤传输多功能脉冲激光中心温度的理论值。     

聚酰亚胺/功能化石墨烯复合材料力学性能及玻璃化转变温度的分子动力学模拟

应用分子模拟方法,建立了聚酰亚胺(polyimide,PI),石墨烯及羧基、氨基、羟基功能化石墨烯模型,探究了聚酰亚胺和石墨烯,聚酰亚胺和功能化石墨烯共混后复合材料的力学性能和玻璃化转变温度(T_g).研究结果表明,羧基修饰的石墨烯与PI复合后材料力学性能增加显著,其杨氏模量和剪切模量分别为4.946 GPa和1.816 GPa.不同官能团修饰的石墨烯引入PI后材料的T_g均有不同程度下降;未修饰的石墨烯与PI复合后,其T_g(559.30 K)较纯PI的T_g(663.57 K)降幅最大;而羧基修饰的石墨烯与PI复合后T_g(601.61 K)降幅最小.计算比较了PI/石墨烯复合材料体系密度、溶解度参数、相互作用能、弹性系数和氢键平均密度,研究发现羧基修饰石墨烯/PI复合材料的密度为1.396 g·cm~(-3),溶解度参数为23.51 J~(1/2)·cm~(-3/2),其相互作用能与氢键平均密度最大,弹性系数显示羧基修饰石墨烯与PI组成的复合材料内部最均匀.计算结果表明,羧基功能化石墨烯可以大幅度提高PI的力学性能,增强石墨烯与PI之间的相互作用可以减少复合材料T_g的降幅程度.此基体间相互作用的研究方法可以作为预测聚合物基纳米复合材料结构与性能的有效工具,以期为材料的设计与应用提供理论指导.     

阶梯反射锥型高能激光能量计温度场控制技术

高能激光会造成吸收体材料表面的温度急剧升高甚至损坏,同时造成吸收体上长期存在较大的温度梯度,这给温度的准确测量造成了很大的难度,为解决上述问题,提出了一种阶梯状镀金反射锥和V型槽结构的吸收体,通过对镀金锥的设计将能量分配到吸收体各部分上,研究了V型槽的几种设计方法对温度场和表面温度的影响,研究表明通过对吸收体各部分的质量和V型槽的参数控制可以大幅降低吸收体各部分的温度梯度、吸收体表面温度和吸收体的平衡时间,从而提高高能激光能量计的激光损伤阈值,并降低温度准确测量难度和减少热损失,最终达到提高准确度的目的。     

Three-dimensional simulation of the temperature field in high-power double-clad fiber laser

The 3D temperature distribution in high-power double-clad fiber laser (DCFL) and the evolution of the temperature field in the fiber are analyzed, according to the transient heat conduction equation. The temperature in the fiber reaches the maximum after opening the pump light about 20 s, and cools down to the room temperature after shutting down for also about 20 s. The shape of the inner-clad can only affect the spacial distribution of the temperature outside of the core, but have no effect on the maximum temperature in the core.