通过预置法实现在921A钢上激光熔覆制备高熵合金Al1.3FeCoNiCuCr涂层, 研究了以Mn为杂质元素时, 不同添加量对高熵合金组织、相结构和性能的影响。结果表明, 单纯Al1.3FeCoNiCuCr微观组织为简单的枝晶组织, 涂层仅由bcc相和fcc相组成, 没有金属间化合物。随着Mn的增加, Al、Ni和Cu的含量相应提高, Fe和Cr的含量则逐渐降低, 总体趋向于更加接近设计的成分；和所有其它元素不同之处是, Al明显偏析于枝晶内。XRD分析发现, bcc相的相对强度随Mn的增加而下降, 当Mn添加量达到w(Mn)＝3%时, bcc相基本消失。此外, Al1.3FeCoNiCuCr涂层显微硬度随着Mn含量的增加小幅降低, 当Mn添加量由0增加到w(Mn)＝4%时, 其平均显微硬度由HV0.2 581逐渐降低到HV0.2 547。

根据激光沉积修复的热传导特点, 利用有限元法中的生死单元技术, 建立了激光沉积修复TA15钛合金的过程模型, 采用参数化设计语言编程实现对多道多层激光沉积修复过程三维热应力场的数值模拟。研究了不同功率、不同扫描速度下以及对修复基体预热后热应力的动态分布规律, 并对热应力变化的原因进行了分析。结果表明, 随着激光功率的减小、扫描速度的增大热应力呈减小趋势, 对修复基体预先加热, 可以有效调控热应力的产生和演化, 为降低激光沉积修复过程中的热应力, 提高修复质量提供理论依据。

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能, 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以TiC为增强相、γ-NiCrAlTi固溶体为增韧相、CaF2为自润滑相的γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层。 分别在轻载(2、3 N)、中等载荷(5、6 N) 和重载(11、12 N) 时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明该复合涂层的摩擦系数及磨损率都随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势; 在中等载荷( 5 N)下, 磨损表面光滑平整, 涂层中的润滑颗粒被挤压出磨损表面形成润滑膜, γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2 润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低, 该复合涂层在中等载荷(5 N)具有较好的自润滑耐磨性能。

钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好等优点, 但其硬度低、耐磨性能差, 限制了它在航空工程摩擦构件和生物医学工程上的应用。研究自行设计了3种预涂粉层的成分, 采用HL-5000型横流CO2激光加工机在TC4钛合金表面相应地制备了TiC+Ti、 TiC+Ti+ F102和TiC+ F102 3种熔覆层。通过SEM, EDAX, XRD, HXD-1000TMC型显微硬度计, HT-600型高温摩擦磨损试验机, 分析了熔覆层的显微组织、成分、物相, 测试了激光熔覆层的显微硬度和滑动摩擦磨损性能。结果表明: (TiC+Ti+ F102)和(TiC+ F102)熔覆层有可能用于航空结构材料；而(TiC+Ti)熔覆层有希望用于生物医学功能材料, 但仍需作进一步的研究。

采用CO2激光器在Q235钢基体表面激光原位合成TiC/Ni复合涂层；借助于扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、ML-100型磨粒磨损试验机对涂层组织结构、物相、组成成分、硬度及耐磨性能进行了分析。结果表明: 在Q235表面激光熔覆(Ni+Ti+C)混合粉末原位制备出了TiC /Ni复合陶瓷涂层, 涂层组织细密、无裂纹、气孔且与基体呈良好的冶金结合, TiC颗粒呈现块状和花瓣状组织；从表层到底部TiC颗粒数量逐渐减少；添加Ti和C的复合涂层较镍基激光熔覆层, 其显微硬度和耐磨性能都得到了一定的提高。

建立了超声场下激光熔凝过程中的数值模拟, 采用模拟和实验相结合, 分析了超声作用对熔池流动状态以及熔凝后熔池宏观形貌的影响。结果表明, 未施加超声振动时熔池内部流动主要驱动力是温度梯度引起的表面张力和熔池自身重力引起的回流；施加超声振动时, 熔池的流动状态随着超声振动发生周期性的改变, 熔池内部声压承周期性的变化, 最终使熔池的熔池宽度相对于未施加超声作用时缩减了19.2%, 熔池深度伸展了30.8%, 通过模拟和实验得出, 在熔凝状态下熔池宏观形貌和模拟结果基本符合。

同步送粉激光增材制造是一种通过粉末添加方式快速制造实体零件的先进技术。在激光增材制造过程中, 激光与粉末束流将产生相互作用, 激光能量的损失是由于粉末束流对激光的散射作用。本文基于米氏散射理论建立数学模型, 研究粉末束流对激光能量的散射损失规律。结果表明: 激光能量散射损失与粉末颗粒物理特性、激光波长、粉末颗粒大小、送粉量等因素有关。粉末颗粒导电性能越好, 其对激光的散射损失越大；激光波长越长, 散射损失也越大；而在相同送粉量时, 粉末颗粒半径越小, 激光能量散射损失越大。从激光能量散射损失角度考虑, 激光增材制造宜选择短波长激光和大颗粒粉末。

选区激光烧结是3D打印技术的重要分支。选用适合的工艺参数进行激光烧结聚丙烯粉末成型, 但粉末颗粒之间粘接不够充分, 制件内部孔隙较多、强度较低, 必须改善。选用适合工艺参数实现激光烧结聚丙烯粉末成型并进行增强, 综合考虑增强渗透效果和对制件冲击强度性能的影响, 按照配比配制适合聚丙烯SLS制件的增强后处理剂, 其渗透性好, 并提高了制件的性能。实验结果表明, 增强SLS聚丙烯制件的拉伸强度为7 MPa, 拉伸强度比7.8。研究为SLS应用提供了一定基础。

采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius Magic Wave 3000 job数字化焊机, 对4 mm厚5083H116铝合金进行了复合填丝焊接试验。研究了光丝间距和送丝速度等工艺参数对光纤激光－变极性TIG复合填丝焊接的影响, 并分析了焊接结果及接头力学性能。结果表明, 该复合填丝焊接方法能够获得比较稳定的焊接过程, 得到成形良好的焊缝, 消除了复合焊接时表面下凹等缺陷, 焊缝无气孔和裂纹；接头抗拉强度为331 MPa, 达到母材强度的97%, 延伸率为9.6%。

激光精密焊接技术在焊点的精确定位以及焊接缺陷的实时检测方面还存在一些有待解决的问题。激光焊接过程会产生大量的等离子体, 严重影响机器视觉系统的成像质量。试验证明, 通过给机器视觉系统添加同轴辅助照明光源可实时获得清晰的熔池图像。在理想状态下, 激光焊接的熔池形状应为圆形, 根据这一特点设计了速度较快且准确度高的矩阵法进行熔池边缘的快速检测。利用圆拟合的方法在获得熔池中心坐标和半径的同时, 还可进行边缘缺陷的实时检测。

金属材料的激光焊接已经得到了较广泛的应用, 而激光焊接塑料的研究正刚刚起步。随着塑料激光焊接设备的逐步商品化, 塑料激光焊接的应用必将越来越广泛。设计并确定了激光焊接的实验方案, 通过工艺试验及数值模拟分析, 优化工艺参数, 提高焊接强度和焊接精度, 为塑料激光焊接在生产实际中的应用提供工艺方法实验指导。

采用实验的方法对影响激光切割精度的因素进行研究。通过典型钢板的激光切割实验发现: 切割方向不影响切割精度, 切割精度与切割路径分布、光束补偿和离焦量关联较大。根据实验结果制定了该典型钢板的最佳切割方案, 摸索了一种确定光束补偿值的方法, 对提高薄板激光切割精度有一定的指导意义。

利用CO2脉冲激光器对1Cr18Ni9不锈钢板进行激光蚀刻, 探究高精度刻线的刻度盘的加工工艺。主要研究辅助气体、焦深、光斑移动速度等激光加工工艺参数对刻槽的影响, 优化工艺参数, 以求获得良好的几何精度和理想的刻槽轮廓。研究结果表明: 基于1Cr18Ni9不锈钢、使用压缩空气, 不同类型喷嘴对试样无明显区别, 气压过低、距离过近都会使试样产生熔渣或黏结, 连续调节焦深和光斑移动速度可获得理想的焦深范围和速度。针对后续的大批量生产的要求, 相应提出改进的工艺方案, 使其精度和可靠性达到更高的要求。

目的: 是研究不同剂量新型叶绿素光敏剂HPPH光动力学疗法治疗大鼠C6脑胶质细胞移植瘤模型, 以磁共振波谱技术(MRS)无创观察不同时间的变化、评价疗效及选择光敏剂HPPH最佳剂量并与常规光敏剂血卟啉衍化物(HPD)光动力学治疗及对照组作对比。方法: 建立大鼠C6脑胶质细胞瘤模型, 设立对照组(空白对照组、单注射HPPH0.45 mg/kg组、单注射HPD5 mg/kg组、单波长667nm激光照射组、单波长630 nm激光照射组)、HPPH-PDT各组(HPPH0.15、0.30、0.45 mg/kg组)、HPD-PDT5 mg/kg组。单注射HPPH组、HPPH-PDT组和单注HPD组、HPD-PDT组自尾静脉推注入光敏剂, 光动力学治疗组注光敏剂后18小时进行激光照射.HPPH-PDT各组和单667 nm激光照射组肿瘤以波长667nm的半导体激光照射, 功率密度200 mW/cm2, 每光斑照射20 min, 能量密度为240 J/cm2；HPD-PDT组及单630 nm激光照射组肿瘤以波长630nm的半导体激光照射, 功率密度200 mW/cm2, 每光斑照射20min, 能量密度为240 J/cm2。以磁共振平扫、增强扫描及磁共振波谱技术(MRS)观察光动力学治疗组及对照组肿瘤不同时间的变化,光动力学治疗前、治疗后7、14天(P0、P7、P14天水)；接种后第7、14、21天；(T7、T14、T21天)。于PDT后14天或肿瘤生长第21天磁共振扫描后处死鼠, 取脑组织作病理检查。结果: 本文观察大鼠C6脑胶质瘤模型接种不同时间段波谱cho/NAA均值, 正常脑cho/NAA均值在第1、7、14、21天测定在0.5左右, 而接种后的大鼠C6脑胶质瘤及未光动力学治疗各组7、14、21天测定波谱cho/NAA均值为5.532±4.066～5.574±3.382、6.488±2.169～6.744±3.685、8.684±5.42～8.938±4.08, 随着肿瘤的长大该均值在不断加大。正常脑与移植瘤未光动力学治疗各对照组波谱 cho/NAA值T-检验, P值小于0.05或0.001有显著或非常显著差异。而移植瘤未光动力学治疗各对照组、各时间组间P＞0.05,各组间无显著差异。光动力学治疗组cho/NAA均值HPPH 0.30、0.45、0.15 mg/kg-PDT、HPD-PDT为0.832±0.334、0.818±0.166、6.912±3.81、7.456±3.33,前两组明显小于后两组, 疗效优于后两组, 后两组, 前者小于后者, 疗效又优于后者。总的HPPH-PDT疗效优于HPD-PDT。T检验前两组HPPH0.30、0.45 mg/kg-PDT组间比P＞0.05无显者差别, 与正常脑比P＞0.05无显著差别, 且接近正常脑值, 与对照未治疗组比P值＜0.05有显著差别, 与后两组HPPH0.15 mg/kg-PDT、HPD-PDT比P值＜0.05有显著差异, 后两组间比P＞0.05无显者差别。以磁共振增强扫描测定各组肿瘤体积, P14/P0(光动力学治疗后14, 与光动力学治疗前)HPPH0.15、0.30、0.45 mg/kg-PDT组、HPD5 mg/kg-PDT组值为4.43±4.8、0.37±0.25、0.71±0.42、8.31±1.56；对照组T21/T7(肿瘤生长21天与肿瘤生长第7天比)单注药HPPH0.45 mg/kg组、单注药HPD5 mg/kg组、单激光670 nm照射组、单激光630 nm照射组、未治疗肿瘤组为17.01±0.36、16.66±0.31、18.37±0.47、17.66±0.04、20.24±1.75。第21天病理表现, 正常脑组织仅见神经元细胞及胶质细胞量；而接种C6胶质细胞瘤后大鼠脑可见大片密集成巢状生长, 色深、大小不一、有核分裂的肿瘤细胞, 随着肿瘤生长时间的增加, 肿瘤细胞的密度加大。未光动力学治疗组的病理表现与上相同。光动力治疗后可见肿瘤细胞变性、色变淡、细胞密度减少, 脑组织水肿及毛细血管扩张, 程度与光敏剂HPPH的剂量有关, HPPH0.15 mg/kg-PDT较差一些、而HPPH0.3、0.45 mg/kg-PDT 较明显、有的只有少量的肿瘤细胞, 仅可见正常脑神经元细胞及胶质细胞；而HPD-PDT后的脑肿瘤细胞变性程度较HPPH-PDT更差一些, 标本中仍可见较多的肿瘤细胞。结论: 磁共振平扫、增强、MRS技术对大鼠脑组织进行扫描分析, 能在无创情况下动态观察接种C6脑胶质瘤后及光动力学治疗后大鼠脑组织内胶质瘤的生长情况, 能了解病变的能量代谢、生化改变, 并对特定化合物进行定量分析。HPPH-PDT能治疗大鼠C6脑胶质瘤移植瘤, 剂量以HPPH0.30 mg/kg较佳。HPPH-PDT疗效优于HPD-PDT。

目的: 研究不同剂量新型叶绿素光敏剂HPPH光动力学疗法治疗大鼠C6脑胶质细胞移植瘤模型, 无创观察磁共振波谱技术(DWI)变化、评价疗效及选择光敏剂HPPH最佳治疗剂量并与常规光敏剂血卟啉衍化物(HPD)光动力学治疗及对照组作对比。方法: 建立大鼠C 6脑胶质瘤移植瘤模型, 以不同剂量新型叶绿素光敏剂HPPH(0.15、0.3、0.45 mg/kg)光动力学治疗, 尾静脉注药后18 h, 以波长667 nm激光照射大鼠脑肿瘤, 照射功率密度200 mW/cm2, 照射时间20 min, 能量密度240 J/cm2, 于治疗前、治疗后7、14天(P0、P7、P14), 即肿瘤接种后第7、14、21天(T7、T14、T21天),以磁共振平扫、增强扫描及弥散技术(DWI)无创测定肿瘤大小及ADC值。并与HPD-PDT、正常脑、对照组(未治疗、单注药、单照激光)肿瘤组的ADC值作对比。最后以病理验证。结果: ADC均值正常脑在406.01±53.59-436.25±50.23间, 未治疗脑肿瘤组均值T7天、T14天、T21天分别为738±219.57、 660.65±105.32、551.37±103.58, 由于肿瘤长大, 肿瘤细胞数的增加使弥散成像ADC值下降。各单注药、单激光对照组的变化同未治疗空白组规律相似。T检验, 各未光动力学治疗对照组间比P值＞0.05无明显差异, 与正常脑比P值＜0.05有显著差异。光动力学治疗组P0组与未治疗对照组相似ADC均值在609.78～705.96之间； P7天, ADC均值由于治疗后脑组织的水肿均有升高, 以HPPH0.30、0.45 mg/kg-PDT组均值上升较多(782.2±95.6、779.01±291.1),其次HPPH 0.15 mg/kg-PDT组(765.22±110.13), HPD-PDT组降低一些(644.13±94.17)； P14天, ADC均值明显下降, 由于肿瘤细胞光动力学治疗后的凋亡、死亡,ADC均值下降, HPPH0.30、0.45 mg/kg-PDT组435.86±46.04、429.34±70.05接近正常脑值;HPPH 0.15 mg/kg-PDT组稍高619.98±93.49, HPD-PDT组550.13±94.48, 这两组由于肿瘤细胞的凋亡死亡较差, 有较多的肿瘤细胞存在, 影响弥散值, HPPH0.15mg/kg-PDT组ADC值高于HPD-PDT组, 肿瘤细胞较后者少。各组ADC值T检验, 光动力学治疗组间HPPH0.30、0.45 mg/kg-PDT两组比P＞0.05无显著差别, 上两组与HPPH0.15 mg/kg-PDT、HPD5 mg/kg-PDT, P值＜0.05有显著的差别, 与正常脑比P值＞0.05无显著差异, 与未光动力学治疗对照组比P值＜0.05有显著差别；HPPH 0.15mg/kg-PDT、HPD5 mg/kg-PDT二组间比, P值＞0.05无显著差别, 上两组与正常脑比, P值＜0.05有显著差异, 与未光动力学治疗对照组比, P值＞0.05无显著差别。以磁共振增强测定各组肿瘤体积, P14/、P0 HPPH0.15、0.30、0.45 mg/kg-PDT组、HPD5 mg/kg-PDT组均值为4.43±4.8、0.37±0.25、0.71±0.42、8.31±1.56；对照组T21/T7单注药HPPH0.45 mg/kg组, 单注药HPD5 mg/kg组、单670 nm激光照射组、单630 nm激光照射组、未治疗肿瘤组为17.01±0.36、16.66±0.31、18.37±0.47、17.66±0.04、20.24±1.75. 大鼠脑接种肿瘤第21天病理表现正常脑组织仅见神经元细胞及胶质细胞；而接种C6胶质细胞瘤后大鼠脑可见大片密集成巢状生长, 色深、大小不一、有核分裂的肿瘤细胞, 随着肿瘤生长时间的增加, 肿瘤细胞的密度加大。未光动力学治疗组的病理表现与上相同。光动力治疗后可见肿瘤细胞变性、色变淡、细胞密度减少, 脑组织水肿及毛细血管扩张, 程度与光敏剂HPPH的剂量有关, HPPH 0.15 mg/kg-PDT较差一些、而HPPH 0.30、0.45 mg/kg-PDT 较明显、有的只有少量的肿瘤细胞, 仅可见正常脑神经元细胞及胶质细胞；而HPD-PDT后的脑肿瘤细胞变性程度较HPPH-PDT更差一些, 标本中仍可见较多的肿瘤细胞。结论: 磁共振增强、DWI技术能在无创情况下动态观察接种C6脑胶质瘤后大鼠脑组织内胶质瘤的生长情况, 了解肿瘤细胞的凋亡情况以及肿瘤细胞密集区域, 测量肿瘤肿块大小。 HPPH-PDT能治疗大鼠C6脑胶质瘤移植瘤, 光敏剂剂量以 HPPH 0.30 mg/kg较佳。HPPH-PDT疗效优于HPD-PDT。

目的: 探讨椎间盘镜下钬激光治疗腰椎间盘突出症的临床疗效和应用价值。方法:前瞻性队列研究, 2012年1月～12月间行椎间盘镜下钬激光治疗的30例患者纳入研究。采用Stryker椎间盘镜系统和Lumenis脉冲式钬激光。将椎间盘镜插入病变腰椎椎板后方, 椎板钻孔, 切除黄韧带, 摘除游离的髓核, 松解神经根, 钬激光光纤引入椎间盘间隙, 对髓核组织进行汽化。采用JOA评分评估临床疗效, 术后3个月、1年分别门诊随访。结果: 本组病例无并发症, 无腰突症复发, J0A评分由术前(12.86±2.19)分,增加为术后3月的(25.14±1.35)分, 以及术后1年的(24.73±3.12)分。无论术后3月以及1年, 手术前后JOA评分差异均有统计学意义(P＜0.05),总体手术疗效显著。结论: MED椎间盘镜技术与钬激光应用的结合, 手术创伤小, 神经根减压彻底, 不扰乱脊柱稳定性, 是一种微创治疗腰椎间盘突出症安全且行之有效的手术方法。

目的: 探讨低强度激光致视网膜损伤效应的可能机制。方法: 建立氦氖激光的大鼠眼损伤模型, 通过免疫组化和原位杂交等方法, 观察低强度激光照射后视网膜细胞中谷氨酸受体(NMDAR)的表达变化。结果: 免疫组化和原位杂交的结果显示在正常视网膜组织未见或仅见有NMDAR的轻微表达, 而在激光照射后6 h其表达开始增加, 并于照后3 d达到高峰, 7 d后开始逐渐下降, 这与视网膜激光损伤后感光神经元的凋亡在时相上呈现出一致性。结论: 低强度激光照射后视网膜局部谷氨酸的过度释放及NMDAR受体的高表达可能是感光神经元损伤凋亡的重要机制。