为了解决激光熔覆高硬涂层开裂的问题, 采用CO2激光在20CrMnTi钢表面进行了激光熔覆Colmonoy88合金涂层(熔覆层维氏硬度超过了800 HV0.1)的研究。采用扫描电镜和能谱分析仪对熔覆层微观组织结构进行了分析, 并采用显微硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对其性能进行了测试。研究发现提高预热温度可以显著降低熔覆层的开裂倾向, 但不足以使熔覆层中裂纹完全消失; 而CeO2的掺入也可以减少熔覆层中裂纹数量, 且当CeO2的含量w(CeO2)≥0.10%时, 熔覆层中裂纹完全消失。试验结果表明, CeO2的掺入能使熔覆层中晶粒得到细化, 显微硬度分布变得均匀, 耐磨性能得到提高; 且当CeO2的添加量为w(CeO2)＝0.10%～0.15%时, 熔覆层耐磨性能获得最大提高, 与未添加CeO2时相比提高了约67%, 磨损形式为磨粒磨损。

对某机车内燃机涡轮增压器导向叶轮的故障进行了分析, 提出了采用激光熔覆法修复受损叶轮。通过对激光熔覆样品的拉伸与疲劳性能测试, 验证了激光熔覆法修复该机车内燃机增压器导向叶轮的可行性。

用机器人光纤激光系统, 在45#钢表面作Fe316L铁基粉末激光单道和多道的同轴同步送粉熔覆, 以提高材料表面的硬度及耐磨性能。用金相显微镜对熔覆层剖面分析测量, 用维式硬度计对基材和熔覆层显微硬度测量结果表明: 用光纤激光同轴同步的复合送粉嘴做单道激光熔覆时, 选700～950 W的激光功率及60%的搭接率, 能获得合适的稀释率(35%～55%)和熔覆层厚度(1.25～1.70 mm); 有效的消除了搭接处微裂纹和气孔等组织缺陷; 试样熔覆层显微硬度显著高于基材硬度, 达二倍以上。

激光立体成形技术是一项先进的增材制造技术, 在航空航天等高技术领域具有广泛的应用前景。研究针对飞机结构件中的相交筋板结构, 探讨相交部位结构的常规设计对激光立体成形冶金质量的影响及机理, 进而根据激光立体成形路径规划特点提出相交部位的优化结构设计, 改善冶金质量, 并进行成形实验验证。

利用亚声速气流环境模拟系统, 开展了自然对流及马赫数为0.4和0.8切向气流条件下, 1 064 nm连续激光辐照TA15钛合金材料热响应实验研究, 得到了材料的温度历史曲线数据。通过分析实验结果表明: 在激光辐照材料未使得其表面发生熔化时, 切向气流对材料激光辐照过程中以冷却效应为主, 随着气流速度的增加, 冷却效果明显。同时切向气流影响着材料的温度分布, 沿气流流动方向, 气流对下游区域的冷却效果低于上游区域。

当材料受到强脉冲激光辐照时, 由于能量沉积, 靶表面物质将气化形成靶蒸气或等离子。介绍了时间分辨阴影照相技术, 并利用该技术记录了脉冲激光与铝合金靶材相互作用后, 等离子体冲击波传播的瞬态物理过程, 分析了不同激光功率密度辐照下, 等离子体冲击波传播特性, 并利用冲击波Hugoniot关系得到了等离子冲击波状态随时间演化的规律。

为了对片状聚氨酯进行表面修饰, 促进细胞在其上的粘附, 对使用波长为532 nm的脉冲固体激光器在片状聚氨酯上打孔的工艺参数进行了研究。主要研究了激光能量、激光作用时间、脉冲个数以及离焦量对打孔效果的影响。结果表明, 随着激光能量的升高、激光作用时间的延长以及脉冲个数的增加, 孔径和孔深均会随之增加。焦点的降低和进入聚氨酯深度的增加, 会导致孔的锥度增加。所打微孔大小均匀, 圆度好, 无毛边、锯齿。波长为532 nm的激光主要通过光热作用对聚氨酯进行消解。

以316不锈钢板为对象, 研究了其光纤激光-TIG复合焊接的工艺特点, 探讨了各主要参数对焊缝成型的影响规律。结果表明, 相比单独TIG焊接, 用光纤激光-TIG复合热源焊接316不锈钢, 焊接速度能明显提高, 熔深明显增大, 而熔宽增加并不明显甚至减小。以复合焊工艺 (TIG电流120 A, 激光400 W, 焊接速度27 cm/min)对5 mm厚316不锈钢板进行对接焊, 结果显示光纤激光-TIG复合焊接316不锈钢板相比单独TIG焊接能够显著提高焊缝的抗拉强度, 使其非常接近母材, 弯曲性能也与母材一样良好, 同时焊接变形明显减小。

以150 mm×30 mm×8 mm的高强钢板为试验材料,采用YAG激光-熔化极活性气体保护焊(MAG)电弧复合焊接方法,研究了各参数(主要包括激光功率P、光丝间距DLA、电流I、电压U等)对焊接熔深、熔滴的过渡特征和焊缝的截面形貌的影响。结果表明:在改变焊接熔深时, 激光功率起到主导的作用, 同时激光与电弧间存在最佳的能量匹配值, 当激光功率约为电弧功率的2/3时, 焊接熔深的增加最为显著; 激光功率P与光丝间距DLA对熔滴过渡的受力有很大的影响, 从而决定了熔滴的尺寸大小与过渡频率, 而电弧能量对熔滴的过渡模式起主导作用; 在焊缝截面形貌中, 激光功率P主要影响熔深及熔深面积, 电弧能量主要影响焊缝宽度及余高面积, 且各参数的改变, 余高的变化量均很小, 而热影响区(HAZ)宽度及面积与总的热输入量成正比, 热输入量越大热影响区(HAZ)越大。

采用脉冲激光和光纤激光分别对碳钢进行激光焊接工艺研究。通过优化焊接工艺参量, 均可以得到较好的焊接焊缝, 而且焊缝的显微硬度均大于母材。对两种不同类型激光焊接的焊缝形貌、微观组织、显微硬度进行对比分析, 发现光纤激光焊接的外观更平整, 焊缝质量更好, 焊缝组织的显微硬度提高了43%。

提出了一种新的制造微透镜的制作方法。该方法基于CO2激光与玻璃材料的热透镜效应, 在玻璃基片上制作微透镜阵列, 是一种低成本、高效率的制备玻璃微透镜阵列的方法。采用CO2激光照射在模板上, 模板上通光部分为圆孔阵列, 利用金属孔阵模板进行选择性投影扫描加工, 通过实验数据分析, 合理的控制离焦距离, 激光功率和辐照时间,可以制造微透镜阵列。最后用共聚焦显微镜及光纤探针扫描仪对微透镜的轮廓及聚焦光斑进行了检测, 样品的轮廓曲线较为平滑、对称, 且具有较好的聚光能力, 证实了该方法的可行性与可靠性。

为研究同轴送粉熔覆中YAG激光束与粉末流的相互作用机理, 采用CCD检测技术, 对不同功率、不同送粉量下粉末流分布进行检测, 得到不同参数下粉末流的图像、灰度分布图和伪彩色分布图。结果表明: 随着激光功率增加, 粉末流图像由暗变亮, 最后到白炽状态, 其温度逐渐升高。激光功率400 W时, 随着送粉量的增加, 粉末流图像由暗变亮, 到一定程度后变暗。该检测结果可用于激光熔覆工艺优化, 提高熔覆的质量以及材料的利用率。

食品重金属污染日趋严重, 为了证明LIBS快速检测大米中重金属元素含量的可行性, 采用LIBS技术对经实验室含Cd溶液浸泡过的大米中Cd元素进行分析。首先采用LIBS和AAS技术, 获取5个浓度系列的大米中Cd元素的LIBS光谱及真实浓度信息, 再采用一元一次和一元二次定标分析模型, 对Cd元素的特征光谱Cd II 214.4、Cd II 226.5和Cd I 228.8进行定量分析。结果表明, 原子谱线Cd I 228.8具有较高的线性相关性, 并且一元二次回归模型具有较好的预测精度。试验结果表明, LIBS技术用于大米中重金属Cd元素的快速检测在理论和实践上具有可行性。

目的: 本研究观察了5-氨基乙酰丙酸介导的光动力治疗(ALA-PDT)对耐药白血病细胞株HL-60/ADR的杀伤作用及对耐药白血病原代细胞存活率的影响。方法: 以耐药白血病细胞株HL-60/ADR为实验模型, 同时在11例白血病患者原代细胞中进行检测。实验分为4组, 对照组、单纯ALA组、单纯光照组及ALA＋PDT组。用MTT法测定细胞的存活率, 采用阳离子脂质荧光探针JC-1检测线粒体跨膜电位, 用Real-time PCR检测PDT前后HL-60/ADR细胞株中bcl-2基因及多药耐药基因MRP的表达变化。结果: ALA-PDT后HL-60/ADR细胞株线粒体跨膜电位出现快速下降, 0, 2, 4 h时线粒体跨膜电位崩塌的细胞比例分别升高至55.91%±2.60%、64.27%±1.08%、82.17%±0.43%, 与对照组相比皆有显著差异(P＜0.05), 呈时间依赖性。而单纯ALA组和单纯光照组则无明显变化。HL-60/ADR细胞株在ALA-PDT后Bcl-2和MRP基因均呈明显下降趋势。在初发和复发难治急性白血病原代细胞中ALA＋PDT组均显示较强的光动力效应。结论: ALA-PDT诱导的HL-60/ADR细胞的杀伤可能与其影响线粒体跨膜电位有关, 即通过影响线粒体功能促进细胞凋亡。同时表明ALA介导的光动力作用部分是通过在基因转录水平下调抗凋亡基因Bcl-2而促进凋亡的发生, 另一方面通过下调耐药基因MRP的表达而部分逆转耐药。同时ALA-PDT对原代白血病细胞同样有较大的抑制作用。

采用不同工艺参数研究了激光熔凝K465高温合金的开裂行为, 并采用BP神经网络模型描述了裂纹指数与工艺参数的关系。研究发现, 激光熔凝K465合金的裂纹主要分布在熔池顶部和底部的界面处, 并呈现典型的液化开裂特征。通过建立激光熔凝区裂纹指数的数学描述方法, 以激光功率、扫描速度、光斑直径和预热温度作为输入参数, 以裂纹指数为输出参数, 发展了一个均方误差小于10-8的BP神经网络模型, 并可对实验结果进行较好的预测。