飞机蒙皮激光除漆过程的在线监测, 是实现分层可控除漆、 满足适航维修要求的重要手段, 也是推进激光除漆工程应用、 飞机维修自动化的核心技术。 激光诱导击穿等离子体光谱（LIBS）技术可通过激光材料作用过程中产生的等离子体发射光谱快速分析材料表面元素变化, 实现激光清洗表面状态的在线监测。 基于搭建的高频纳秒红外脉冲激光除漆LIBS在线监测平台, 分别采集了不同激光功率下, 面漆、 底漆、 铝合金基体去除过程中的3类LIBS光谱（各100幅）。 分析了不同激光功率下, 各类光谱示踪元素特征谱线的变化情况, 初步筛选了12条特征谱线作为光谱识别的特征。 进一步对这12个特征进行主成分分析（PCA）, 并将前3个主成分（PC1、 PC2、 PC3）构成的数据集作为支持向量机（SVM）识别模型的输入量, 建立了3类光谱的识别模型。 形成了多漆层结构激光分层可控清除过程的LIBS在线监测判定规则, 并对该规则的有效性进行了实验验证。 结果表明, 与低频脉冲激光单点作用采集的针状LIBS光谱相比, 基于该平台采集的LIBS光谱普遍存在较强的连续背景（大于5 000 a.u.）以及1.5 nm左右的半峰全宽; 针对此类光谱设计了改进均值平滑滤波算法, 在去除背景光谱的同时有效避免了特征谱线强度失真; 示踪元素的特征谱线存在不稳定性; 主成分分析中前3个主成分PC1、 PC2、 PC3对光谱的解释率达95%, 在其构成的三维空间中, 同类光谱呈区域性聚集; PCA-SVM模型对训练集、 测试集的识别准确率分别为99.44%、 100%; 验证实验结果表明3类光谱的识别模型与在线监测判定规则有效。 所建立的识别模型与判定规则, 可为飞机蒙皮激光分层除漆过程监测及自动化解决方案提供核心技术支撑。

碳纤维复合增强材料（CFRP）作为一种力学性能优异的新材料，已经成为航空和汽车轻量化领域的优选材料。因此实现CFRP与铝合金的高强度连接是提升CFRP与铝合金复合结构件整体强度的关键。提出了一种激光阶梯扫描制备倒钩阵列的方法，并将该方法与硅烷表面改性相结合，实现了铝合金与CFRP接头的高强度连接。实验结果表明：激光阶梯扫描制备的倒钩阵列大大增强了胶接界面之间的机械互锁效应，进而增强了接头强度。硅烷偶联剂改性后铝合金与黏结剂之间出现了硅烷过渡层，接头强度得到进一步提升。与砂纸粗化处理相比，激光处理后强度提升了24.6%，达到16.7 MPa，硅烷改性后强度得到进一步提升，达到17.4 MPa。

以薄皮库尔勒香梨、硬皮山竹为材料, 研究水果自身性质及红外脉冲激光标刻参数对标刻效果及标刻后水果贮藏品质的影响, 分析了不同果皮含水量、果皮硬度和标刻速度对激光标刻颜色、线宽和连续性的影响, 并得到了在相对最优工艺参数下, 贮藏期间水果果皮标刻区域的局部形貌、标记稳定性及腐烂情况。结果表明, 果皮含水量、果皮硬度及标刻速度对薄皮、硬皮水果标刻效果均有显著影响, 且在贮藏期间, 标刻区域的标记稳定性较好, 对贮藏品质基本无影响。这为探究同种水果个体差异性和不同种水果的自身性质对激光标刻效果的影响提供了一定的借鉴意义。

原位分析和在线检测是激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的一大优势, 但是, 在野外环境中, 人们无法对样品进行统一预处理, 面对各种形态的待测样品如何保证LIBS的检测精度是函待解决的一大难题。 提出一种多谱线内定标的方法来解决上述问题, 即通过求解多条分析谱线的强度和与内标元素谱线的强度比值来建立定标曲线, 进而降低光谱信号波动带来的误差, 提高线性相关性和检测精度。 实验中以铅黄铜合金样品为例, 采用LIBS对厚度不一(最大变化值为±2 mm)的铅黄铜样品中的Pb元素进行了定量检测研究, 并分别采用传统定标法和多谱线内定标法对这种不规则样品进行校正和建立定标曲线。 实验发现, 对于不规则样品, 传统定标法的检测精度大大降低, 定标曲线没有明显的线性关系。 当采用单条谱线的内定标方法时, 定标曲线线性相关度大大提高, 校正决定系数达到0.724 89。 而采用多条谱线内标方法(考虑多条分析谱线的相对强度总和)计算发现, 当选取5条Pb谱线(Pb 261.42 nm, Pb 280.20 nm, Pb 368.35 nm, Pb 405.78 nm和Pb 520.14 nm)进行计算时, 定标曲线线性拟合度达到0.984 6, 由此可见该方法消除了样品不规则所带来的光谱强度波动误差, 显著提高了测量精度。 虽然继续增加分析谱线数目可以进一步提升线性相关度, 但是也会增加计算的复杂度, 所以选择合适的分析谱线是十分重要的。 此外, 通过多谱线内标法也能一定程度上消除基体效应和光谱干扰等影响, 是一种简单有效且具备普适性的数据处理方法。 当然, 该方法也存在一定的局限性(如样品成分分布极不均匀、 样品表面极不规则致使激光能量低于击穿阈值等), 不过通过调整和优化检测装置方案(例如增大激光能量、 增大聚焦光斑、 采用长焦距聚焦透镜等)可以更好的发挥该方法的优势。 该研究内容可以为LIBS原位检测和在线检测的应用提供一种新思路。

为快速检测贝类重金属的污染, 采用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合多模型共识策略来预测泥蚶重金属铜的含量.分析铜元素的LIBS特征谱线, 提取铜元素的特征峰强度、面积、峰强比等变量, 分别构建多元线性回归模型, 以及基于铜特征光谱区域信息构建偏最小二乘模型.在这些校正的成员模型预测残差向量间, 通过拉格朗日乘数法优化各成员模型的线性组合, 使共识模型的均方误差和最小, 从而获得各成员模型的最优权系数.经外部预测集的验证, 共识模型的预测结果优于任一成员模型, 预测均方根误差为20.641 mg/kg, 相关系数为0.835, 且预测偏差仅为-0.473, 表明LIBS技术结合共识模型能用于重金属的定量检测.

为探究熔覆涂层表面加载激光冲击波对其应力状态、大小及微观组织的影响, 采用高能量脉冲灯抽运YAG 激光器对NiCrBSi合金涂层进行激光冲击调控, 利用X射线衍射应力分析仪对激光冲击调控前后的合金涂层表面应力状态进行分析, 利用扫描电镜观察涂层微观组织, 探究涂层组织与激光冲击波植入拉应力的关系。结果表明, 激光双点离散冲击后, 冲击区与近冲击区均呈压应力, 最大压应力为-350 MPa。单道单层连续激光冲击后, 熔覆层压应力最大值为-328.74 MPa, 植入压应力最大可达489 MPa。激光冲击前熔覆层未搭接区较搭接区的组织更均匀, 初始晶粒更细小。激光冲击前熔覆层搭接处的最大主应力平均值约130 MPa, 与单道单层相近, 最小主应力表现为压应力均值约-20 MPa, 但激光冲击后搭接处的应力降幅仅250 MPa, 比单道单层小。

随着近年来智能手机设备的快速普及, 2维码已经在商业零售、电子商务领域获得飞速发展。为了拓展2维码在工业制造领域金属零件直接零件标识方面的应用, 采用激光标刻填充方式与识读环境的结合调控方法, 进行了理论分析和实验验证, 取得了铝合金表面激光标刻2维码的手机识读特性数据。结果表明, 由于工艺参量不同, 铝合金表面的激光标刻区域将呈现白色、灰色直至黑色的对比度效果, 通过设置镜像识读环境条件, 并反转2维码标刻, 可以有效解决常规激光标刻白色2维码的无法识读问题。这一结果对开发智能手机2维码识读软件算法、提高激光标刻效率是有帮助的。

为了解决传统焊接工艺(填丝TIG焊)焊接传动轴总成滑移端壳体-法兰存在的焊缝余高太高, 造成应力集中; 焊缝熔化不均匀、气孔, 造成壳体和法兰在传递扭力时脱落; 整体焊缝外观成型质量差; 焊丝损耗比较大; 焊接效率低等问题。采用激光深熔焊接对传动轴总成滑移端壳体-法兰进行焊接, 并研究激光焊接后焊缝表面形貌、焊缝宽度和热影响区宽度、焊缝熔深、焊缝余高和焊缝显微硬度。结果表明: 激光深熔焊接后, 传动轴总成滑移端壳体-法兰焊缝熔化均匀、无气孔等缺陷; 焊缝表面形貌美观, 热影响区以及焊缝宽度远小于传统工艺焊接时的热影响区及焊缝宽度, 焊缝和热影响区的硬度均高于母材, 热影响区未出现软化, 焊接熔深达到焊接要求, 焊缝余高为0.3 mm, 同时激光焊接效率较高, 满足传动轴总成滑移端壳体-法兰的焊接要求。

为了研究激光焊接对5 mm厚异种材料45#钢与40Cr钢焊接的接头组织性能影响,利用6 kW高功率激光器在不同参数下进行拼焊试验,采用佳能7D型单反相机拍摄焊缝表面宏观形貌,采用X-350A型应力测定仪检测垂直焊缝方向的表面残余应力,通过HXD-1000型显微硬度计检测焊缝深度方向的显微硬度。结果表明: 相对其余情况,焊接速度为1.2 m/min时,焊缝表面形貌形状饱满,气孔等缺陷少,表面质量最好;离焦量为-2 mm,热输入量为210 J/mm时焊缝区出现高而窄的压应力分布,最大值为-187 MPa,能有效提高焊缝疲劳性能;离焦量为-2、-4 mm和0 mm三种情况时焊缝区整体显微硬度都比母材区高,并且离焦量为-2 mm时硬度分布最好,呈平缓减小趋势,最大值为38 HRC,比母材平均值高出14 HRC。选择适当的激光焊接参数能有效的改善45#钢与40Cr 钢焊接接头组织性能。