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。     

钛的ns脉冲激光氮化

报道用５ｎｓ脉冲激光通过激光气体合金化形成氮化钛的研究。通过探测发射光谱观察了氨化过程，用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了氨化层的表面形貌，激光烧蚀飞行时间质谱和Ｘ射线衍射标征了氮化层。激光脉冲起着熔化钛表面和激活氮的作用，导致钛的液相氮化。同时，也发现生成的氨化层是富Ｔｉ的，由δ－ＴｉＮ和α—Ｔｉ组成。     

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。     

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。     

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。     

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.     

亚5 fs强激光脉冲的掺钛宝石激光器

随着激光技术的最新发展,钛宝石激光系统产生了极强的超短光脉冲.目前,光谱展宽和超宽带色散的新技术,可将脉冲压缩到低于5fs,并具有几千兆瓦的峰值功率.这些是迄今为止获得的最短高功率脉冲.它们开启了在光波周期的时间范畴内控制不受到扰动的光与物质相互作用的研究途径,并且可能应用在"水窗"(water-window)中产生相干X光以及产生阿秒软X光脉冲.     

大气气氛下Ti表面激光氮化及其温度场的计算

利用大气气氛下激光氮化方法,采用CWCO2 激光作为辐射源,同时通以与激光束同轴的激活态氮束流,对工业纯钛进行氮化处理。并利用X射线衍射方法(XRD)对样品进行测试分析。结果表明,当激光功率密度不小于6.5×105W·cm-2、扫描速度不大于600mm·min-1时,在大气气氛下可实现钛表面的氮化处理,且氮化处理后,钛的表面硬度可提高3倍左右。采用半无限大模型对氮化过程中的温度分布进行了数学模拟,并推导出了温度分布方程。由此方程出发,计算出了钛表面实现激光氮化时所需限制的最大扫描速度为600mm·min-1,并与实验结果进行了比较,结果发现,用该模型计算出的扫描速度的阈值与实验结果基本吻合。     

激光表面合金化制备TiC颗粒增强复合材料微观结构及磨擦学性能研究

To strengthen the wear resistance of AISI321 stainless steel, the TiC carbide-reinforced composite coating was produced by laser surface alloying. The microstructure, microhardness, and wear resistance of the composite coatings were investigated using optical microscopy, X-ray diffraction (XRD) meter, scanning electron microscopy (SEM), microhardness tester, and sliding wear tester. The results show that the composite coating is metallurgically bonded to the substrate and the microstructure is fine and uniform. The hardness of the composite coating is up to 400 HV, which is 2.5 times that of the substrate. Under room temperature and oil lubrication condition, the sliding wear tests indicate the friction coefficient and weight loss of the composite coating are smaller than those of substrate. The worn surface of the composite coatings is much smoother than that of the substrate, without grooves and crater. The wear resistance of the material has been greatly improved by laser surface alloying.     

铸造铝合金激光表面合金化的研究

将Ni-Cr合金粉末用有机粘接剂调成膏状涂在铸造铝合金ZL108基体上,然后采用CO2激光进行激光表面合金化处理。通过选择合理的工艺参数,在基体表面获得冶金结合性能良好的合金化层。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对合金化层的显微组织结构进行详细的研究。结果表明,合金化层由Ni-Al金属间化合物组成,并且呈点状、弥散分布在Al-Si共晶基体上。合金化层的显微硬度可达到230HV左右,比基体材料提高大约3倍;耐磨性比基体提高2倍左右。     

激光冲击强化对TC17微观组织和表面硬度的影响

为了研究激光冲击次数和冲击能量对TC17钛合金微观组织和表面硬度的影响,采用不同的工艺参量对TC17钛合金进行了激光冲击强化处理。TC17钛合金在激光冲击后,表面形成了剧烈塑性变形和高密度位错,冲击过程中位错发生增殖、塞积、缠结等现象,单脉冲冲击形成的微凹坑的深度最大可达21.4μm;脉冲能量为5J、搭接冲击次数从1次增加到4次时,材料的表面硬度相比母材的增幅分别为8.3%,17.2%,24.3%和24.5%;5J和7J冲击1次时,表面硬度相比母材增幅分别达8.3%和14.2%。结果表明,随着冲击次数和脉冲能量的增加,TC17材料表面硬度随之增加,激光冲击强化使材料表面产生高密度位错,这是其表面硬度增加的关键原因。     

一种激光三角测量的标定方法及误差分析

为了解决激光三角测量法在标定时,不能直接准确地测量激光器端口与标定物的距离的问题,采用了一种基于距离差进行标定的方法。该方法利用标定物移动的距离作为标定输入,改进了测量系统的标定方法;采用高斯-牛顿迭代法计算测量系统的参量,分析了测量系统在标定时可能产生的激光像点提取误差和非垂直误差。结果表明,测量距离的精度可达到4.000mm。该方法能够准确标定激光三角测量系统的参量。     

基于类金刚石沉积的短脉宽XeCl激光设计及脉宽分析

在气体配比HCl:Xe:He=0.12％:1％:98.88％实现了大功率短脉冲XeCl准分子激光器,以纳米异质结构、微观量子阱、表面微小尺度薄膜沉积,镀制金刚石薄膜、半导体薄膜、巨磁薄膜,及外延生长及后续的光刻、激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的,设计了高能量、短脉宽脉冲放电激励的XeCl准分子激光器新型结构,完成了脉冲波形测试。试验结果表明:激光脉宽最短13ns,单脉冲能量450mJ,矩形光斑大小2cm×1cm,束散角3mrad,最高重复频率5 Hz。验证了激光器结构、动力学速率方程、总结出了饱和增益、脉宽规律。产生的短脉宽激光热融蚀效应小,类金钢石材料对基底形成了良好的等离子溅射羽辉。     

TiAl金属间化合物合金碳元素脉冲激光表面合金化显微组织及TiC快速凝固生长形态研究

利用脉冲激光,以C作为合金元素,TiAl金属问化合物进行激光表面合金化,制得了以TiC为增强相、以TiAl为基体的快速凝固复合材料涂层、研究了快速凝固条件下增强相TiC的生长形态及其微观生长机制。     

45~#钢激光铬钼合金层性能的研究

本文对45~#钢表面激光铬、钼合金化前后各项性能进行了分析比较。结果表明,激光铬钼合金化可使45~#钢表面耐磨性提高1～2倍,也可使45~#钢表面的抗高温氧化性和耐酸腐蚀性有较大程度的改善。     

ZL108镍基粉末激光表面合金化气孔与裂纹的研究

ZL10 8表面镍基粉末激光合金化的实验研究表明 :激光合金化层的显微组织由两部分组成 ,与基体金属交界处是垂直于熔合线生长的具有定向凝固特征的树枝状晶 ,合金化区是细小的等轴状晶。在树枝状晶相邻间的凹陷处和基体金属未熔化晶粒的界面上最有可能产生气泡核 ,熔池保护不良 ,合金粉末或粘接剂中残存水分 ,均是影响气泡生成的主要因素。对于合金层中的裂纹 ,主要是在熔池凝固末期 ,已凝固合金化层金属塑性不足并在残余拉应力作用下造成的低塑性脆化裂纹。     

Ti-6Al-4V合金SiC粉激光表面合金化组织与耐磨性

利用预涂ＳｉＣ粉的方法对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金进行激光表面合金化实验,制得了以ＴｉＣ和金属间化合物Ｔｉ_５Ｓｉ_３为增强相的耐磨复合材料表面改性层,合金层硬度及在二体磨料磨损与滑动磨损条件下的耐磨性均大幅度提高。表明利用ＳｉＣ粉激光表面合金化是提高钛合金耐磨性的一种有效方法。