为提高抽油杆接箍表面的耐磨、耐蚀性能,利用高速激光熔覆技术在35CrMo抽油杆接箍表面制备了马氏体不锈钢涂层,并进行了激光重熔处理。采用光学显微镜、X射线衍射仪、硬度计、摩擦磨损试验机及电化学工作站研究了高速激光熔覆层和重熔层的组织结构、硬度、摩擦磨损性能与电化学腐蚀行为。结果表明:高速激光熔覆涂层表面平整均匀,表面粗糙度为15.7 μm,无气孔、夹杂、裂纹等缺陷;重熔涂层的表面粗糙度可达5.4 μm;高速熔覆涂层和重熔涂层均由单一的马氏体相组成;熔覆层呈现多层搭接的分层特征,熔覆层界面区为平面晶,中部为外延生长的树枝晶,表面为无明显方向的细小树枝晶;重熔使多层搭接特征基本消失,并细化了表层的树枝晶;高速激光熔覆涂层和重熔层的硬度均值分别为470 HV和494 HV。高速激光熔覆提高了基材的耐磨性及耐蚀性,激光重熔可进一步提高涂层的耐磨和耐蚀性。高速激光熔覆和重熔高性能涂层为抽油杆接箍的表面改性提供了新的思路和方法。

在不同介质条件下采用高功率密度激光照射花岗岩和砂岩, 分析激光工艺参数对岩石破碎比能和射孔尺寸的影响。结果表明, 干燥、饱和水、饱和钻井液三种花岗岩试样, 获得最小比能的激光功率分别是800、800和1 000 W, 而砂岩对应的激光功率分别是800、1 000和1 200 W。随着功率和照射时间的增加, 两种岩石的射孔尺寸逐渐增大。相同条件下干燥花岗岩试样的激光射孔尺寸最大, 饱和水试样次之, 饱和钻井液试样最小。对于砂岩, 激光功率一定时, 饱和钻井液试样的射孔尺寸小于另外两组试样。花岗岩原始抗拉强度为10.11 MPa, 三种介质条件下激光处理后抗拉强度分别降至5.82、4.12和5.02 MPa。原始干燥砂岩的抗拉强度约为5.07 MPa, 激光照射后抗拉强度降至2.36、2.07和1.06 MPa。此外, 激光处理后岩石可钻性级数也随之降低, 且花岗岩试样降低幅度大于砂岩。

利用有限元分析软件SYSWELD建立了三维有限元模型, 对不同预热温度下激光熔覆铁基涂层的过程进行了数值模拟, 分析了不同预热温度下温度场和组织转变的变化规律, 研究了冷却速度和组织转变对残余应力场的影响。结果表明, 预热温度越高, 熔覆层中心的峰值温度越高, 同时能有效降低熔覆层冷却速度。预热温度在20～300 ℃范围内时, 随着预热温度的增加, 熔覆层贝氏体含量逐渐增加, 铁素体和马氏体含量逐渐减少, 使得熔覆层残余应力增大; 预热温度高于300 ℃以后, 随预热温度增加冷却速度显著降低, 组织中铁素体含量逐渐增加, 贝氏体含量逐渐减少, 残余应力随之减小。

在410不锈钢阀座密封表面激光熔覆Co基合金涂层, 进行金相分析、硬度测试、扫描电镜观察, 分析不同Co基粉末在不同的工艺参数下的成形性和组织、性能, 以及后续热处理对激光熔覆层的影响, 并对得到的改性层进行摩擦学性能测试。结果表明, Co-1和Co-2为主体粉末制得到的熔覆材料具有良好的成形性, 随着扫描速度增大, 熔覆层宽度减小, 硬度增大, 裂纹敏感性增大; 热处理对熔覆层硬度影响不大, 但能够明显降低HAZ的硬度。优化工艺为激光功率3.5 kW, 扫描速度100～150 mm/min, 利用Co-1和Co-2为主体粉末制得的熔覆材料进行激光熔覆, 然后进行高温回火, 可在不锈钢表面获得成型性和耐磨性优异的熔覆涂层。

采用激光辅助机械破岩,激光束照射砂岩后再进行机械破岩,研究砂岩对激光热作用的敏感性规律并对其力学性能和可钻性进行研究.结果表明,激光照射砂岩表面时,离焦量和作用时间是影响钻孔直径和深度的重要参数,而激光功率主要影响钻孔深度.激光照射在砂岩表面形成具有一定直径、深度的破碎坑,由灰色瓷釉层和褐色热影响区组成.原始砂岩由石英、高岭石和伊利石组成,抗压强度为36.4MPa,属于低强度岩石.激光照射后灰色瓷釉层和褐色热影响区主要含石英和高岭石,且石英含量增加,随激光钻孔密度的增大,砂岩抗压强度和可钻性级数均降低.

线阵CCD已广泛应用于在线检测、图像识别等系统, 目前高帧率采集系统多在200~500 Hz之间。高速线阵CCD采集系统, 如1 K甚至10 KHz以上的采集要求, 设计难度大, 电路实现复杂, 需要专用处理器, 产品成本高, 提出了一种采用并行高速FPGA驱动线阵CCD, 通过常规分立元件完成模拟信号处理, 实现数字信号实时传输的方案。该方案不仅简化了硬件设计上的难度, 在同等性能情况下, 可实现每秒万帧的高速采样, 大幅度降低了成本。方案选用Altera FPGA作为控制核心, 实现高速信号采集的同时, 在片上实现一定的图像算法, 不仅加速了图像处理速度, 同时降低了计算机的处理压力。最后, 本电路通过USB2.0接口, 完成数据的实时传输。设计具有高帧率、高灵敏度、性能稳定, 便携使用等特点, 同时还有一定的通用性, 已应用于一些光学系统中。

采用激光熔覆技术在45#钢表面制备不同成分的铁基涂层，对比分析熔覆层的组织特征及性能。结果表明，激光处理后截面分为熔覆层、热影响区和基体三个区域，且熔覆层与基体呈冶金结合。激光熔覆层由底部到表层依次由柱状树枝晶、少量的柱状树枝晶和树枝晶、细小的树枝晶以及M23C6型碳化物组成。X射线衍射结果表明，随着B4C和Ti含量增大，奥氏体含量逐渐降低，马氏体含量逐渐增加，熔覆层的显微硬度和耐蚀性能逐渐提高。但当Ti含量达到4.5%时，组织发生明显变化，由底部到表层由少量的胞状树枝晶、细小树枝晶和梅花状树枝晶组成，且熔覆层硬度及耐蚀性最佳。

采用高能纳秒激光对AISI304不锈钢表面进行冲击强化，测定激光冲击前后AISI304不锈钢的抗拉强度和应力应变曲线，系统研究了激光冲击增大不锈钢抗拉强度的机理；测量冲击前后的摩擦系数和磨损性能，研究了激光冲击对AISI304不锈钢摩擦磨损性能的影响规律。结果表明：激光冲击纳米晶化AISI304不锈钢表层，从而提高不锈钢的抗拉强度；激光冲击强化提高AISI304不锈钢的磨损性能，略微增大AISI304不锈钢的摩擦系数。

通过在45#钢表面激光熔覆SDFe55合金粉末，制备高硬度(850 HV0.2)铁基涂层，采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)以及腐蚀实验设备研究激光熔覆层组织、成分及耐蚀性。结果表明，激光熔覆铁基涂层成型性良好，无裂纹、气孔等缺陷，熔覆层与基体呈冶金结合，由γ(Fe，Ni)和M23C6型碳化物组成。由于大量奥氏体组织、致密细小的枝晶的生成以及碳化物的弥散分布，使激光熔覆层的耐蚀性较45#钢提高。此外，熔覆层晶界处Fe元素含量略低，Cr、Mo元素在晶界处含量略高于晶内，Ni元素在整个熔覆层中均匀分布，合金元素成分分布相对均匀对熔覆层的韧性和耐蚀性起到积极作用。

利用Sysweld有限元软件建立三维有限元模型，采用三维高斯热源，考虑材料热物性能随温度的变化，对平板和回转体内壁进行了激光相变硬化数值模拟。分析了温度场、残余应力以及马氏体分布的异同，研究了工件形状对激光相变硬化温度场和残余应力的影响规律。结果表明，在表层方向上，平板模型和回转体内壁模型的热循环相似；截面方向上，内壁模型峰值温度高于平板模型。处理后相变区组织均主要以马氏体为主，其体积分数约为90%。相变区边缘及热影响区产生残余拉应力，相变区存在残余压应力；与内壁模型相比，平板模型相变区中心残余压应力数值较大。