钛合金的激光气体氮化研究

本研究了Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金的激光气体氮化，试验结果表明在激光功率密度大于５．０×１０＾４Ｗ／ｃｍ＾２，氮气压力为０．４ＭＰａ，通过激光辐射可在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金表面形成氮化钛。其氮化层的厚度为４００μｍ。在氮化层中存在大量氮化钛枝晶。其平均二次枝晶间距为１．７７μｍ。细小的氮化钛枝晶均匀地分布在氮化层中。最后测定和分析了氮化层的显微组织、相成份和显微硬度，并讨论了氮化钛的形成过程。     

脉冲激光LGA法钛表面氮化及其XRD和SEM微观分析

用调Ｑ－ＹＡＧ和ＸｅＣｌ脉冲激光在钛表面以激光气体合金化方法生成氮化钛层，用Ｘ射线衍射仪分析了不同激光能量、不同Ｎ２气压不同作用脉冲数等条件下ＴｉＮ的结晶取向、结晶形态、氮化程度，用扫描电镜观察了它们的微观结构，对脉冲激光的ＬＧＡ法机理进行了探讨，也发现了用ＬＧＡ法对Ｍｏ的氮化生成Ｍｏ２Ｎ．     

脉冲激光烧蚀的气体动力学研究动态

脉冲激光烧蚀（ＰＬＡ）技术是目前材料界和分析界最重要、最有发展前景的技术之一。本文对国内外脉冲激光烧蚀的气体动力学理论研究成果进行了系统论述。     

钛表面激光氯化和飞行时间质谱分析

用１０ｎｓ激光脉冲辐照Ｎ２气氛中的钛使表面氮化，对形成的氮化层进行激光烧蚀并用飞行时间质谱进行分析，结合发射光谱和表面形貌观察讨论了氮化机理。     

脉冲激光钼表面氮化处理温度场的数值模拟

本文用有限差分法对金属钼表面脉冲激光生成氮化钼薄膜过程的温度场进行了三维数值模拟计算,计算模型在能量平衡方程的基础上,将入射的脉冲激光在时间与空间上的分布以Gauss分布考虑,同时考虑工件尺寸、工件材料热物理性质及对流辐射造成的表面热损失等对温度场的影响,此外还从理论上计算了激光脉冲在脉冲宽度加宽后的温度场变化,分析了利用长脉冲激光进行材料表面相变硬化和激光重熔的可行性。     

Ti表面脉冲激光氮化成膜温度场的数值模拟

本文用有限差分法对金属钛表面脉冲激光生成氮化钛薄膜过程的温度场进行了三维数值模拟计算。模型主要考虑了入射的脉冲激光在时间与空间上的Gauss分布特性 ,以及工件的有限尺寸 ,工件材料热物理性质的温度依赖关系 ,对流辐射造成的表面热损失。此外还从理论上计算了激光脉冲在脉冲宽度加宽后的温度场变化。     

TiAl合金的激光气相氮化

使用激光气相合金化方法，氮气气氛下在铝钛合金表面进行氮化处理。结果发现：氮化层由ＴｉＮ和ＴｉＡｌ相构成，ＴｉＮ以枝晶形式在氮化层均匀分布。材料横截面显微硬度连续变化。氮化程度随作用时间的增加而增加，辐照的激光能量密度越高，氮化层的厚度越大。当激光功率密度、扫描速度、氮气喷射压强分别为３．３５×１０５Ｗ·ｃｍ－２，３００ｍｍ·ｍｉｎ－１，０．３５ＭＰａ时，表面显微硬度为ＨＶ７００，氮化层的厚度达到２００μｍ。比较表明，相同条件时，铝钛合金的氮化程度和氮化层厚度均小于金属钛。     

激光和等离子体混合法氮化铁表面

采用激光和氮等离子体混合方法在大气气氛下对铁样品表面进行处理，获得了铁氮化合物表层。利用X射线衍射仪（XRD）对氮化处理样品测试，得到样品的相结构。分别使用混合方法与普通激光氮化方法，在相同条件下对样品表面进行氮化处理，结果表明通过混合方法提高了氮化物含量，并有效地抑制了氧化发生。利用扫描电镜（SEM）测量氮化后样品得出氮的最大质量分数可达34．44％，有效氮化层深度可达11．21μm。讨论激光功率密度、氮等离子体流量、扫描速度等参数对混合法氮化效果的影响。在实验条件下，激光功率密度和扫描速度分别与氮化物衍射峰相对强度成线性递增关系和二次方递减关系。而随着氮等离子体流量的增加，氮化物含量增加；但是当氮等离子体流量大于0．9m^3／h后，氮化所需活化氮达到饱和，氮化物含量不再增加。另外，氮化后样品的硬度得到了增强。     

激光整平对钛合金激光氮化表面形态和耐磨性的影响

本文研究了激光整平对TA2钛合金激光氮化后表面形态及性能的影响.激光整平使经激光扩束的激光氮化表面粗糙度下降50%余;同时增加了TiN的数量和氮化层厚度;表面硬度是原始TA2钛合金的6倍多;亦比一次激光氮化的表面硬度提高20%.在磨料磨损试验条件下,激光整平后的钛合金耐磨损性能得以提高,磨损率降低至2.94×10-6g·N-1·m-1;其耐磨损性能分别是原始TA2合金和激光氮化后材料的8.6倍和2.5倍.激光整平所致的氮化层中TiN数量的增加和硬度的提高是耐磨性能改善的重要因素.     

38CrMOAlA钢激光淬火+氮化复合处理

对38crMoAlA钢分别经激光淬火、气体氮化、氮化-激光淬火复合处理及激光淬火一氮化复合处理的硬化层深度及其表面硬度分布进行了比较分析。结果表明，试验条件下，激光淬火-氮化复合处理与氮化处理相比，表层硬度可提高100Hv左右，硬化层深度有少许增加；在氮化-激光淬火复合处理中，激光淬火可使预先氮化处理的硬化层深度有大幅度的提高，表层硬度有所下降；氮化-激光淬火复合处理比激光淬火的表面硬度高，硬化层深度较浅。     

金属玻璃飞秒激光烧蚀特性

采用飞秒激光对Zr基金属玻璃在空气中进行了表面烧蚀、微打孔与微细切割等过程的研究.通过扫描电镜(SEM)、能量弥散X射线(EDX)能谱分析与透射电镜(TEM)及电子衍射等方法,分析了飞秒激光烧蚀金属玻璃的表面形貌与加工区域发生的相关效应.实验与分析表明加工区域周围无熔融和液滴溅射现象,热影响区极小,并且无晶化现象发生,但飞秒激光微细加工金属玻璃时存在极薄的表面氧化现象.研究结果表明,在适当选择参数的条件下,飞秒激光烧蚀是一种极有前途的金属玻璃无晶化微细加工方法.     

电光开关削波产生2～10ns准分子激光输出脉冲

通过电光开关直接削波的方法，从实验上在一普通紫外预电离ＸｅＣｌ准分于激光器上获得了２～１０ｎｓ的准分子激光短脉冲；方案适用于任何其他准分子器件．给出了实验报道，并就实验结果的稳定性和方案进行了讨论．     

钛合金激光表面改性技术研究现状

钛合金密度小,比强度高,具有良好的耐蚀性、疲劳抗力,广泛应用于航空航天、国防、汽车、医疗等领域.然而,钛合金摩擦系数高、对粘着磨损和微动磨损非常敏感、耐磨性差及高温抗氧化性差等缺点,制约了它的应用.表面改性技术,尤其是激光表面改性技术为这一问题的解决提供了一条有效的途径,综述了国内外钛合金激光表面改性技术的研究现状,主要介绍了激光熔覆、激光合金化和激光熔凝技术及其在钛合金表面改性中的应用,并对其存在的主要问题及当前的研究热点:激光表面改性工艺参量优化、激光改性过程中裂纹产生机理及裂纹控制、复合激光表面改性技术、纳米改性层、功能梯度改性层、激光原位合成、激光熔覆非晶涂层、超短脉冲激光表面改性以及激光改性过程的数值模拟等进行了讨论.     

超短激光脉冲烧蚀铜材料的数值模拟

使用约化后的双温方程（DTE）对超短激光脉冲烧蚀铜薄层的过程进行了数值模拟；基于超短激光脉冲烧蚀过程中电子与晶格的温度不平衡性，分别模拟了这两个系统的温升过程，并由此得到了单脉冲烧蚀深度；通过变化激光能流，研究了脉冲能量对烧蚀深度的影响。模拟结果表明，随着激光能流的增加，相变爆炸引起的喷射出现得越深，同时材料烧蚀深度越大；理论计算与实验结果相吻合。     

TiAl金属间化合物合金的激光气体合金化表面改性研究

对TiAl金属间化合物合金进行激光气体合金化表面改性.在激光表面改性层中成功地制得了以高硬度氮化钛为增强相的新型快速凝固“原位”耐磨复合材料.激光表面改性层厚度及显微组织与显微硬度均受激光处理工艺参数的控制.初步试验结果表明,激光气体合金化是一种很有前途的提高TiAl金属间化合物合金耐磨性的表面改性新技术.     

激光表面合金化提高钛合金高温抗氧化性能的研究

采用Ａｌ＋Ｎｂ对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ进行激光表面合金化处理，在适当的工艺参数下，得到了ＴｉＡｌ３＋ＴｉＡｌ＋少量Ａｌ的合金化层，在９００℃空气介质中的氧化试验结果表明，激光合金化层在氧化时能够形成致密、连续的α－Ａｌ２Ｏ３保护膜层，对基体起到了良好的抗氧化保护作用     

提高Al/SiC复合材料抗蚀性的准分子激光气体合金化研究

为提高 Si C增强铝基复合材料的抗蚀性能 ,利用 Kr F准分子激光在高纯度氮气环境下对Si C晶须增强铝基复合材料进行气体合金化处理。处理后 ,在试件表面形成了一个几微米厚的富含Al N陶瓷相的表面改性层。该层不再含有导致材料抗蚀性恶化的金属间化合物 ,Si C增强相的数量也大幅度减少。准分子激光气体合金化对金属基复合材料的复合抗蚀机理使材料的抗腐蚀性能得到了显著提高     

飞秒激光诱导波纹状微突起结构

利用飞秒激光振荡器产生的脉冲对镀有铬层的玻璃和石英基片进行微加工,发现两种样品表面均有波纹状的微突起结构产生。这些微突起结构离开样品表面的高度为10～300nm不等,并且随着激光功率的增大而增加,在一定功率下达到饱和状态。它们的形貌、尺寸和高度取决于入射飞秒激光的能流以及飞秒脉冲的参数。通过化学方法证明了这些微突起结构是由玻璃和石英的主要成分SiO2组成的,并非样品表面的铬元素。此外,通过选取适当的飞秒激光功率和样品加工速度,制作了两种不同周期和线宽的光栅结构,显示出飞秒激光振荡器良好的加工性能。