1 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心, 北京 100072
2 陆军装甲兵学院再制造技术重点实验室, 北京 100072
采用波长为1064nm、脉宽为1μs的脉冲激光器对2024铝合金表面漆层进行激光清洗工艺试验,研究扫描速度、脉冲频率、激光功率对激光清洗漆层质量的影响规律,通过清洗表面形貌、漆层断裂横截面、清洗过程中收集的颗粒的形貌、清洗表面元素价态的变化,以及有限元模拟的温度场与应力场分布,深入分析了激光清洗漆层的过程与作用机制。结果表明:扫描速度、脉冲频率、激光功率均会不同程度地影响激光除漆质量,激光清洗质量随着扫描速度、脉冲频率的增加而先增加后降低,随着激光功率的增加而变好,在激光功率为16.5W、扫描速度为600mm/s、脉冲频率为30kHz的条件下,能够达到较好的激光清洗质量;不同工艺参数下激光清洗漆层的作用机制存在差异,其中内聚力破坏机制和裂纹扩展断裂机制是激光清洗漆层的主要作用机制。
激光技术 脉冲激光 清洗漆层 铝合金 工艺参数 机制
1 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心, 北京 100072
2 陆军装甲兵学院再制造技术重点实验室, 北京 100072
采用波长为1064nm、脉宽为1μs的脉冲激光器对2024铝合金表面漆层进行激光清洗工艺试验,研究扫描速度、脉冲频率、激光功率对激光清洗漆层质量的影响规律,通过清洗表面形貌、漆层断裂横截面、清洗过程中收集的颗粒的形貌、清洗表面元素价态的变化,以及有限元模拟的温度场与应力场分布,深入分析了激光清洗漆层的过程与作用机制。结果表明:扫描速度、脉冲频率、激光功率均会不同程度地影响激光除漆质量,激光清洗质量随着扫描速度、脉冲频率的增加而先增加后降低,随着激光功率的增加而变好,在激光功率为16.5W、扫描速度为600mm/s、脉冲频率为30kHz的条件下,能够达到较好的激光清洗质量;不同工艺参数下激光清洗漆层的作用机制存在差异,其中内聚力破坏机制和裂纹扩展断裂机制是激光清洗漆层的主要作用机制。
激光技术 脉冲激光 清洗漆层 铝合金 工艺参数 机制
1 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心, 北京 100072
2 陆军装甲兵学院再制造技术重点实验室, 北京 100072
采用光纤激光器对聚丙烯酸酯基漆层进行除漆实验,通过扫描电子显微镜(SEM)图像分析了能量密度对激光除漆质量的影响,研究了能量密度与表面形貌的关系;采用SEM、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)进行激光除漆机理研究。结果表明:能量密度对除漆质量有着重要影响,激光清洗1次时,随着能量密度的增加,激光除漆质量呈现出变好的趋势,当能量密度为12.56 J/cm 2和13.60 J/cm 2时,由于等离子体屏蔽效应,除漆质量稍有降低;激光清洗2次时,随着能量密度增加,激光除漆质量不断提高,由于激光等离子体冲击作用增强,清洗表面燃烧效应减弱,清洗表面C元素含量增加,O元素含量降低;清洗表面形貌、元素含量及价态显示,清洗过程中存在热燃烧、高温分解和等离子体冲击3种清洗作用机制,铝合金表面聚丙烯酸酯基漆层的清除是多种作用机制耦合的结果。
激光光学 激光清洗 能量密度 铝合金 漆层 机理 激光与光电子学进展
2020, 57(13): 131403
陆军装甲兵学院 机械产品再制造国家工程研究中心, 北京 100072
为了解决先驱体转化陶瓷法中金属粉末活性填料在制备陶瓷涂层中分散不均的问题,采用激光裂解钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷法在金属基体表面制备陶瓷涂层,通过电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段,取得了涂层表面并分析了激光裂解钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷生成物的组成与结构。结果表明,钛酸四丁酯添加量的质量分数为0.05时,涂层表面不同区域的Ti相对含量均在3%左右,Ti元素在涂层中分布均匀,钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷在激光作用下生成的陶瓷涂层主要由晶态的SiC,TiO2,非晶态SiO2,(TiO2)56(SiO2)44以及C6H18OSi2等组成,激光裂解过程中新生的TiO2,(TiO2)56(SiO2)44等陶瓷相对所制备的陶瓷涂层表面孔隙具有填补作用,使陶瓷涂层表面均匀平整致密,孔隙、缝隙基本消失,解决了金属粉末活性填料的分散问题。
材料 陶瓷涂层 激光裂解 钛酸四丁酯 硅氧烷先驱体 裂解机理 materials ceramic coating laser pyrolysis butyl titanate polydimethylsiloxane precursor pyrolysis mechanism
1 装甲兵工程学院机械产品再制造国家工程研究中心, 北京 100072
2 北京国科世纪激光技术有限公司, 北京 100192
考察了不同清洗速度下激光清洗钛合金积碳表面的形貌、元素组成以及相对含量的变化。结果发现: 清洗速度对激光清洗钛合金积碳表面的形貌以及所含的C元素相对含量有很大影响。清洗速度为3.0 cm2/s时, 钛合金表面会出现明显的激光光斑痕迹, 表面出现烧伤现象; 清洗速度为7.0 cm2/s时, 激光清洗表面所含C元素的相对含量为0 Wt%, 激光清洗效果最好。
激光清洗 激光除积碳 积碳 钛合金表面清洗 laser cleaning laser removal of carbon deposition carbon deposition titanium alloy surface cleaning
装甲兵工程学院机械产品再制造国家工程研究中心, 北京 100072
通过激光裂解含Ti粉聚二甲基硅氧烷先驱体, 制备了陶瓷涂层, 并分析了裂解产物的组成与结构。结果表明, 在高能激光作用下, Ti粉与聚二甲基硅氧烷发生自由基反应, 生成由晶态的SiC、TiC、TiO2和非晶态SiO2、单质C、C6H18OSi2组成的复相陶瓷涂层。新生的TiO2和TiC陶瓷相能填补陶瓷涂层的孔隙, 使涂层表面平整, 孔隙减少。金属Ti粉的加入还有利于降低复相陶瓷涂层中自由碳的质量分数, 当添加的Ti粉质量分数为5.0 %时, 涂层中Si、O和C元素质量分数分别达到74.44%、16.48%和6.19%。
材料 复相陶瓷涂层 激光裂解 聚二甲基硅氧烷先驱体 Ti粉 中国激光
2017, 44(10): 1003002
装甲兵工程学院 装备再制造国防科技重点实验室, 北京 100072
以膨胀石墨为原料, 采用不同溶剂, 通过液相超声直接剥离法制备多层石墨烯, 利用透射电子显微镜、原子力学显微镜对其形貌进行了表征, 在多功能往复摩擦磨损试验仪上研究了石墨烯石蜡分散体系的摩擦学性能。通过扫描电镜、能谱仪分析了磨痕形貌及表面元素组成。结果表明: 多层石墨烯作为液体石蜡添加剂表现出良好的减摩抗磨性能, 主要是因为多层石墨烯在磨损表面形成的物理吸附膜与摩擦化学反应膜的共同作用。
液相超声剥离 多层石墨烯 液体石蜡 摩擦学性能 liquid ultrasonic stripping multi-layer graphene paraffin liquid tribological property 强激光与粒子束
2015, 27(2): 024139
