针对Ti17合金锻件小尺寸表面缺陷进行了激光修复,研究了修复过程中的显微组织演化规律,测试了沉积区、热影响区和基材区的显微硬度分布,并对比分析了激光修复试样与锻件试样的室温拉伸性能.结果表明:在激光沉积区内,从界面处外延生长的β柱状晶晶界模糊,相邻的晶粒难以区分,晶内为快速凝固细小的树枝晶亚结构,未见α相析出;基材区为等轴α和β转变组织构成的双态组织;热影响区内原针状α板条和次生α相长大粗化.显微硬度测试结果表明,未见α相析出的沉积区显微硬度最低,基材区最高,热影响区显微硬度处于中间过渡分布状态.拉伸结果表明,激光修复试样强度高于锻件,而塑性指标低于后者.

研究了激光修复GH4169高温合金的显微组织与拉伸性能.结果表明:激光修复GH4169高温合金沉积态组织为沿沉积方向外延连续生长的柱状晶,在枝晶间析出了大量Laves相.靠近修复界面的锻件基材在热影响下发生了完全固溶,呈现为300 μm宽的白亮带.经双级时效(DA)处理后,Laves相颗粒发生部分固溶.DA状态下合金断口形貌与沉积态相似,形成了方向性明显的沿柱状树枝晶排布的韧窝以及无方向性等轴的韧窝形貌,同时在断口上都存在大量的二次裂纹.所有拉伸试样断裂位置在修复区并且距离修复界面2-3 mm.

利用光纤激光器在不锈钢表面激光熔覆镍基合金,基于同轴送粉激光快速成型工艺建立了熔池温度场瞬态模型,对工艺参数对材料熔池形态和内部温度场的数值模拟结果表明,在所述的试验条件下,扫描速度和送粉率对熔覆层的形貌影响显著,建立的数值模拟结果与试验结果有较好的吻合,数值模拟模型可为熔覆工艺参数提供参考.

为了分析超声冲击强化激光熔覆层工艺过程的应力场变化规律,建立了超声冲击强化镍基高温合金GH4169基材熔覆镍基高温合金粉末GH95熔覆层过程的仿真模型,使用Marc有限元分析软件分析了超声冲击强化过程中的应力场的变化,并进行了试验验证.结果表明:超声冲击后激光熔覆层残余应力显著减小,局部区域残余拉应力得到完全消除;超声冲击后熔覆层表层形成一定深度的压应力区域,熔覆层X方向形成最大压应力值为－263.9 MPa,残余应力消除率达126.98%.仿真结果为超声冲击激光熔覆层工艺试验提供了理论指导.

采用CO2激光器在GH4169高温合金表面激光熔覆Ni60镍基合金.借助扫描电镜(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熔覆组织结构、物相、组成成分、硬度及耐磨性能进行了分析.结果表明,熔覆层组织由γ-Ni、CrB、Fe3C、Cr7C3、Cr23 C6等相组成,熔覆层中存在着颗粒强化、细晶强化和固溶强化等强化作用,显著提高了熔覆层的硬度和耐磨性能,熔覆层的硬度是基体硬度的3倍.GH4169合金的磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损,激光熔覆层的磨损机制为磨粒磨损.

采用激光熔覆技术预置粉末法,制备WC-W2C-VC颗粒增强的镍基熔覆层,使用电子扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDS)对熔覆层显微组织进行了分析,应用热力学原理对WC-W2C-VC颗粒的热力学过程进行了分析.结果表明,当温度在880-2 400 K之间时,可以生成W2C、WC、VC等强化相颗粒,W2C、WC、VC等强化相颗粒均匀、细密分布在熔覆层中,可提高熔覆层硬度和耐磨性.

通过采用半导体激光器在316L不锈钢基体上添加钴基粉末进行激光熔覆处理,利用X射线衍射仪(XRD)、着色渗透探伤剂、光学显微镜、电化学工作站、显微硬度计等手段,研究钴基粉末中添加不同含量CeO2对熔覆层组织与性能的影响.研究得出:在钴基合金中添加稀土氧化物CeO2促进熔覆层组织的细化和净化,熔覆层宏观裂纹消失;当添加1.5%CeO2时,平均硬度值为549 HV0.2,相比未添加时提升了25%;耐腐蚀性能有明显的提升,当添加1.5%CeO2时,自腐蚀电位为－1.4 VSCE,相比未添加时的自腐蚀电位偏正1.2VSCE.

应用激光熔覆技术在W6Mo5Cr4V2高速钢试样表面加工出Al2O3熔覆条纹,观察了试样的金相组织,测试了显微硬度,通过磨损试验对比高速钢试样与激光熔覆Al2O3条纹试样的摩擦因数和磨损量,并观察了磨损形貌.结果表明,与高速钢试样相比,Al2O3熔覆条纹试样的磨损量和摩擦因数降低.高速钢试样磨损表面以磨粒磨损和黏着磨损为主;Al2O3熔覆条纹试样以磨粒磨损为主;Al2O3熔覆条纹间隔区域以磨粒磨损为主,伴有少量的黏着磨损.Al2O3熔覆条纹材料的晶粒细化、Al2O3颗粒的弥散强化以及Al2O3熔覆条纹试样与对摩球的相互作用,有助于改善高速钢Al2O3熔覆条纹试样的耐磨性能.

采用正交实验的方法,以半导体激光器对H13模具钢进行激光淬火,研究激光功率、扫描速度、搭接率等工艺参数对激光淬火后材料性能的影响,并对组织进行观察分析.结果表明,当激光功率为1 800 W,扫描速度为1 000 mm/min,搭接率为40%时,H13钢表面硬化性能最佳,其表面硬度高达777.5 HV0.2.

316L不锈钢作为医用人工关节材料,具有价格低廉和综合性能优异的优点,但其在生物医学应用方面的推广和应用受到现有制备工艺的制约.采用选区激光熔化技术制备316L多孔不锈钢,分析了其显微组织构成,并对扫描间距对其力学性能的影响开展了研究.研究结果表明,随着扫描间距的增大,相邻两个激光辐照区域的搭接率降低,316L多孔不锈钢的抗压强度及弹性模量均减小;由于激光热作用区的存在,半熔化的颗粒依附于预留孔壁内侧,导致最终实际孔径小于预留孔径.采用选区激光熔化技术制备的316L多孔不锈钢孔隙率为10.67%-30.26%,平均孔径尺寸在40-300 μm之间,抗压强度为2 410-3 370 MPa,弹性模量为6.0-10.8 GPa.316L多孔不锈钢的组织主要为等轴晶并含有少量枝晶,等轴晶晶粒平均尺寸约为850 nm,枝晶晶粒的宽度约为800 nm.压缩断口形貌观察表明断口由均匀细小的圆形韧窝组成,表明其压缩破坏方式为韧性断裂.

为了研究激光冲击高应变率下2024铝合金表面的动态应力-应变特性,采用PVDF压电传感器和STSS-1应力检测模块对脉冲激光作用下2024铝合金表面的动态应变进行了测量,并对各自检测结果进行了对比分析.结果表明,2024铝合金在激光冲击高应变率作用下动态屈服强度与静力拉伸条件下静态屈服强度接近;在动态应变测量中PVDF压电传感器的响应与灵敏度均优于STSS-1应力检测模块,不仅可以有效应用于脉冲激光诱导材料表面动态应变的实时测量,还可以用于对STSS-1应力检测模块的检测结果进行修正,同时实验使用的2024铝合金的动态屈服强度在220 MPa左右.

采用宽带激光熔覆技术,梯度设计的思想,添加不同含量稀土氧化物Nd2O3来提高复合涂层生物活性的方法,在TC4钛合金表面制备了含HA+β-TCP的稀土梯度生物活性陶瓷涂层.使用MG63人成骨细胞与Nd2O3活性梯度涂层体外共培养,用MTT法测定成骨细胞碱性磷酸酶含量和通过SEM观察MG63细胞在活性涂层表面上的伪足生长情况.结果表明:稀土梯度生物活性陶瓷涂层碱性磷酸酶(ALP)的表达量均高于TC4合金和未加入Nd2O3的陶瓷涂层,成骨活性较好;成骨细胞向骨细胞分化能力是逐渐增强的;成骨活性与不同含量的Nd2O3合成的HA+β-TCP的数量密切相关,当Nd2O3的添加量为0.6wt.%时,具有最佳的成骨性能;生物活性复合涂层不仅能引起细胞的粘附生长,更重要的是能够促进细胞的定向分化,且统计学分析表明ALP含量具有明显的显著性.稀土活性梯度陶瓷涂层材料表面细胞伪足生长更旺盛,具有更好的生物相容性.

采用高功率Nd∶YAG激光器及焊接机器人在线能量不变的情况下对0.7 mm厚304奥氏体不锈钢薄板进行了激光焊接试验.采用光学显微镜、显微硬度计、拉伸试验机、扫描电镜等仪器测试分析了接头组织及力学性能,研究了在线能量不变时激光功率和焊接速度的搭配对表面质量、接头组织及力学性能的影响.研究结果表明,激光功率和焊接速度的搭配对焊缝宏观形貌影响较大,激光功率和焊接速度的合理搭配是获得良好接头的关键.

随着激光加工技术的发展,其在汽车工业的应用步伐逐渐加快,特别是汽车制造业的激光焊接技术,大大的提高了生产效率.车门不等厚板的激光拼焊技术可降低车门质量、增加车门的刚度、提高车门的碰撞缓冲性能的同时增加了车辆的安全性,因此成为汽车制造商关注的高新技术,在国内外先进汽车工业中应用效果显著.本研究工作针对车门镀锌钢板进行激光拼焊试验研究,对于不等厚的镀锌钢板拼接进行Disk激光焊接,观察焊缝形貌,检测焊缝硬度,同时进行杯突实验.分析不等厚镀锌板的焊缝成形和焊接性能,以控制车门激光焊接工艺质量.

以5.0 mm厚高强钢板为实验材料,采用Nd:YAG激光-MAG电弧复合焊接方法,研究了电弧电压与焊接电流的大小对复合焊接熔滴过渡特征、工艺稳定性和焊缝形貌的影响.结果表明:当激光功率P＝2.5 kW、焊接速度v＝1.2 m/min不变时,发现电弧电压U＝24 V,焊接电流I＜180 A时或当焊接电流I＝180 A,电弧电压U＜24 V时熔滴过渡模式为短路过渡和颗粒过渡或是二者的混合过渡,且焊缝表面飞溅较多;焊接电流I≥180 A时或电弧电压U≥24 V时,熔滴的过渡模式为射滴过渡,且焊缝形貌较好.

采用20W光纤激光器对黑色聚丙烯塑料进行激光打标,研究不同工艺参数对打标质量的影响规律,并通过对试验结果的分析优化出工艺参数.结果表明,打标线宽、堆高、熔深的增加与激光功率成正比,而与打标速度成反比.当打标频率增加时,堆高、熔深随之增加,而打标线宽基本不变.试验中获得良好打标效果的工艺参数如下:激光功率8 W、打标速度2 m/s、打标频率20 kHz.

为了研究超短脉冲激光对钢箔微孔加工的影响,利用脉宽为400 fs的超短脉冲激光在130 μm厚的06Cr19Ni10不锈钢箔上进行了一系列微孔加工实验.利用光学显微镜,对基模激光打孔效果和超短脉冲激光“冷加工”效果进行观测,发现基模激光光斑的光强分布会影响打孔效果,而“冷加工”的效果使得打孔精度很高,而且重铸层和热影响区都可以忽略不计.实验中发现微孔的锥度比较大,通过理论分析认为孔内的激光能量耦合,光致等离子体的屏蔽作用和圆锥辐射现象都是微孔锥度过大的主要原因.通过同时使用变焦平面法和FP旋光模组进行激光打孔,可以在一定程度上改善微孔的锥度问题,从19°左右减少至10°左右.

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.

在制备薄膜改善微,通道表面粗糙度和疏水性研究中发现,激光固化光斑的直径与微通道宽度的匹配十分重要.针对具有自主知识产权的微通道同轴气吹展技术和光预固化制备NOA61薄膜技术背景,提出了一种掩膜设计思路,即设计分析掩膜直径在微米级的,以孔中心为缩放原点自动调节孔径的激光微加工掩膜装置.这种装置可以根据微通道的不同宽度自动调节光圈半径,同时掩膜孔中心始终位于微通道中心线上,在设计分析和模拟实验之后,其结果所形成误差态势是一致的.这表明,设计方案可实现误差与半径比小于5%的“微米级以孔中心为缩放原点自动调节孔径的激光微加工掩膜装置”;使用成熟精密的成品平移移动和转动组件可以搭建运动误差内的该掩膜装置,省略了在零部件加工和装配过程中制作单一掩膜时,对误差的技术要求和控制,将促进面向微通道激光微加工技术的发展.

激光微加工中,被加工材质与空气的折射率不同会产生像差,影响加工效果.基于激光微加工机理,运用波前像差函数推导出像差表达式,得到光学系统参数、加工深度与像差的关系曲线.采用泽尔尼克循环多项式对像差进行补偿,获得补偿后的系统点扩散函数.以双光子飞秒脉冲激光在光致变色材料上进行点加工为例,对该补偿函数进行数值模拟.仿真结果表明建立的补偿模型能有效校正像差.初级像差补偿后,加工点荧光信号强度衰减现象得到显著改善,加工深度可接近600 μm;二级像差补偿后,信号强度基本不随加工深度的改变而改变.提出使用开普勒望远镜系统进行像差补偿的方法并进行试验,对补偿效果进行深入分析.理论与试验结果为激光微加工过程中减小像差,改善加工效果提供了充分的依据.

在工业许多领域上,对于颗粒粒度的快速、准确的在线测量的需求越来越紧迫.这对反演算法的质量如鲁棒性、运行效率、重复性及精度等提出了更高的要求.本文提出将量子粒子群算法用于非独立模式下颗粒粒径的反演,将提出的算法与基本粒子群算法、模拟退火算法进行对比.在仿真方面,在不同随机噪声下,对均匀球形颗粒进行了模拟仿真.当随机噪声为5%时,反演误差在10%以内.在实验方面,通过搭建基于CCD为探测器的激光粒度检测系统,对国家标准颗粒进行了反演计算,仿真及实验结果表明量子粒子群算法具有全局性、收敛速度快、鲁棒性好等优点,且反演时间约为1s,适合快速、高精度的在线颗粒粒度测量.

目的:观察调Q开关紫翠宝石激光治疗脂溢性角化病的临床疗效及评价其治疗前后的生活质量之变化.方法:利用调Q开关紫翠宝石激光治疗81例脂溢性角化病患者,根据皮损部位、性质选用不同的能量治疗且治疗前后通过问卷调查的形式了解患者术前的一般状况及治疗前后其生活质量的改变情况.结果:治疗1次、2次、3次的痊愈率分别为47.83%,85.71%,100%,而有效率分别为94.20%,100%,100%,显示治疗次数愈多,效果愈好.患者满意度为96.30%,医生满意度为92.60%;术前与术后DLQI总分P值＜0.01,有显着统计学意义,提示治疗后总体生活质量获得提升.结论:调Q开关紫翠宝石激光治疗脂溢性角化病安全、有效,且可提升患者生活质量,值得推广.

概括综述目前用于治疗脂溢性角化病的方法,包括药物治疗、物理治疗和手术治疗.