期刊基本信息
创刊:
1981年 • 双月刊
名称:
应用激光
英文:
APPLIED LASER
主管单位:
上海科学院
主办单位:
上海市激光技术研究所
出版单位:
应用激光
主编:
王之江
ISSN:
1000-372X
刊号:
CN 31-1375/TN
电话:
021-64700560-4
邮箱:
地址:
上海市宜山路770号
邮编:
200233
定价:
55元/期

本期栏目 2015, 35(5)

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应用激光 第35卷 第5期

作者单位
摘要
江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
基于不同的应用背景,通常需要材料表面提供或高或低的摩擦系数,激光喷丸表面造型是改善材料摩擦性能的有效方法之一。通过激光喷丸的方法,采用不同的激光能量在灰铸铁表面制备具有不同深径比的微凹坑阵列,讨论了激光喷丸的原理,研究了微凹坑的表面形貌,并在干摩擦和润滑条件下使用UMT-2摩擦磨损试验仪分别对喷丸前后的试样表面进行了摩擦磨损实验。结果表明,喷丸试样的摩擦系数明显异于未喷丸试样且磨损量明显降低,可适用于各种不同的工程应用场合。
微凹坑 激光喷丸 摩擦性能 micro dents laser peening friction performance 
应用激光
2015, 35(5): 521
作者单位
摘要
1 宁波大学机械工程与力学学院,浙江 宁波 315211
2 浙江省零件轧制成形技术研究重点实验室, 浙江 宁波 315211
采用激光熔覆技术在W6Mo5Cr4V2高速钢试件表面加工出Ni基WC凸包,分析了激光工艺参数对Ni基WC凸包的影响,观察了试件的金相组织并测试显微硬度,通过摩擦磨损试验对比光滑高速钢试件和Ni基WC凸包高速钢试件的摩擦系数和磨损量,并观察磨损形貌。试验结果表明,与高速钢试件相比,Ni基WC凸包高速钢试件的磨损量和摩擦系数降低,激光熔覆Ni基WC凸包能够有效提高高速钢试件表面的耐磨性能。激光熔覆Ni基WC凸包表面以磨粒磨损为主,凸包间隔区域表面包括磨粒磨损和黏着磨损。激光熔覆Ni基WC凸包的硬度提高,WC颗粒的弥散强化作用以及凸包的散热作用,有助于改善Ni基WC熔覆凸包试件耐磨性。
高速钢 激光熔覆 Ni基WC 凸包 磨损 high speed steel laser cladding Ni-based WC bump wear 
应用激光
2015, 35(5): 525
作者单位
摘要
1 苏州大学机电工程学院,江苏 苏州 215006
2 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃 兰州 730000
3 苏州工业职业技术学院,江苏 苏州 215104
以Ni80Cr20-Al-Si复合合金粉末为原料,在Ti6Al4V合金表面激光熔覆制备新型金属间化合物耐磨复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征了涂层的组织结构、硬度和摩擦学性能并分析了其相关机理。结果表明,涂层由硬质相Ti5Si3/Al3Ni2和基体Al3Ti/NiTi组成,与Ti6Al4V基体为良好的冶金结合,涂层的平均硬度约为Ti6Al4V合金(350 HV0.5)的2.5至3.0倍。其中涂层N2(质量分数为Ni80Cr20-40%Al-20%Si)具有较好的耐磨性,约为钛合金的2倍,而涂层N1(质量分数为Ni80Cr20-40%Al-10%Si)中的Al3Ni2脆性颗粒增多,基体含量随之减少,涂层的耐磨性能下降。Ti6Al4V合金的室温磨损机理为严重的粘着磨损和磨粒磨损,复合涂层的室温磨损机理为脆性断裂和粘着磨损。
激光熔覆 钛合金 复合涂层 摩擦学性能 laser cladding titanium alloy composite coatings wear resistance 
应用激光
2015, 35(5): 530
作者单位
摘要
上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240
采用脉冲激光在304不锈钢表面进行了微造型实验,并验证了微坑阵列的减摩效果。采用表面三维形貌仪和共聚焦显微镜,分析了脉宽、脉冲个数和辅助气体对微型貌的影响规律,建立了微造型几何尺寸与激光参数的关系。通过多功能摩擦磨损试验机进行了摩擦磨损实验,研究了在不同载荷和转速下微坑凸起对滑动摩擦性能的影响。实验发现,带有凸起的微造型试样有着更好的摩擦学性能。
激光加工 微造型 形貌 微坑凸起 laser processing surfacetexturing morphology bulges of micro-pores 
应用激光
2015, 35(5): 536
作者单位
摘要
1 吉林化工学院机电工程学院,吉林 吉林 132022
2 东北电力大学机械工程学院,吉林 吉林 132012
采用激光熔覆技术在镁合金表面制备Al-Si共晶合金涂层,系统分析了激光功率对涂层凝固组织的影响规律。X射线研究结果表明,涂层主要相组成为Mg2Si、Mg17Al12 和密排六方的Mg2Al3,当激光功率为2.5 kW时由于稀释率较低,涂层中除了密排六方的Mg2Al3,还存在面心立方的Mg2Al3;当激光功率为4.0 kW时由于稀释率增加,出现α-Mg固溶体。结合扫描电镜和电子探针分析结果发现,激光功率为3.0 kW和3.5 kW涂层的凝固组织在Mg17Al12韧窝上分布的为Mg2Si枝晶组织和白色针状的Mg2Al3;当激光功率为2.5 kW时,在Mg17Al12韧窝上出现了花瓣状、面心立方的 Mg2Al3;借助透射电镜分析得到激光功率为4.0 kW时Mg2Si枝晶间的灰区基体上存在α-Mg固溶体。
镁合金 激光功率 Al-Si涂层 凝固组织 Mg alloy laser power Al-Si coating solidification structure 
应用激光
2015, 35(5): 541
作者单位
摘要
辽宁工业大学机械工程与自动化学院,辽宁 锦州 121001
为了得到同一基体在不同热处理状态下激光熔覆后各项指标的变化趋势,对退火和淬火两种状态的Cr12MoV基体进行了激光熔覆。结果表明,不同状态的Cr12MoV选择相同的工艺参数,熔覆Ni60A和70%Ni60A+30%两种粉末,熔覆层高度都可以达到1 mm;熔覆Ni60A粉末的平均宽度比熔覆70%Ni60A+30%WC的平均宽度小0.5 mm,且平整度好;两种基体熔覆Ni60A最大硬度可达到57 HRC,加入30%WC,硬度无明显提高。
热处理 激光熔覆 工艺参数 硬度 heat treatment laser cladding the process parameters hardness 
应用激光
2015, 35(5): 546
李春梅 1,2,*罗煌 1胡俊 1
作者单位
摘要
1 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240
2 上海出版印刷高等专科学校,上海 200093
在激光近净成形过程中,为了改善熔覆层组织形态,提高熔覆层力学性能,通过实验研究了激光功率、扫描速度和送粉速率对Ni60粉末成形组织和力学性能的影响。研究结果表明,成形组织形态随着激光功率增大变得粗大,随着扫描速度、送粉速率的增大变得细小;从基体到热影响区再到熔覆层,其硬度值明显增加;显微硬度随着激光功率的增大而减小,随着扫描速度和送粉速率的增加而增加。研究为多孔金属生物材料的制备提供了优化工艺参数组合的依据。
激光近净成形 工艺参数 成形组织 力学性能 laser engineered net shaping process parameters organization structure mechanics performance 
应用激光
2015, 35(5): 552
作者单位
摘要
华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室,广东 广州 510006
采用开发出来的振镜螺旋扫描焊接方式进行实验,研究了激光螺旋扫描焊接3003铝合金时螺旋扫描半径与螺旋扫描频率对焊缝成形的影响。实验结果表明,在所测的螺旋扫描参数内,在螺旋扫描频率一定时,螺旋焊接接头熔深随螺旋扫描半径的增大而减小,螺旋焊接接头熔宽随螺旋扫描半径的增大而增大。在螺旋扫描半径一定时,熔深随频率先减小后增大。对各螺旋扫描参数下焊透的试样进行拉伸试验,合适的螺旋扫描参数可以提升焊缝的抗拉强度。在螺旋扫描频率为100 Hz,螺旋扫描半径为0.5 mm时所得焊缝抗拉性能最好,达到母材的74.1%。
振镜 螺旋扫描 激光焊接 3003铝合金 焊缝成形 抗拉强度 galvanometer spiral scanning laser welding 3003 aluminum alloy weld forming tensile strength 
应用激光
2015, 35(5): 558
作者单位
摘要
1 长春理工大学机电工程学院,吉林 长春 130022
2 长城汽车股份有限公司内外室研究院,河北 保定 071082
使用CO2激光器在六组不同激光功率(3.5、3.8、4.1、4.4、4.7、5.0 kW)条件下对8 mm厚的高氮钢钢板进行激光焊,并对焊后试样进行对比冲击试验。分析了焊缝的显微组织、显微硬度、冲击韧性以及断口形貌,旨在研究不同激光功率对高氮钢焊缝的组织和性能的影响。研究表明,不同激光功率下高氮钢激光焊接焊缝组织均为奥氏体和少量的δ-铁素体,随着激光功率的等量增加,δ-铁素体数量增加,尺寸增大,焊缝区平均显微硬度增高,焊缝区冲击韧性总体呈下降趋势。当激光功率为4.1 kW时,焊缝区冲击韧性达到最大值25.7 J,在扫描电子显微镜下观察,冲击断口为具有韧窝和解理面的混合断口,断裂于铁素体与奥氏体两相结合处。
激光焊接 高氮钢 激光功率 显微组织 韧性 laser welding high nitrogen steel laser power microstructure toughness 
应用激光
2015, 35(5): 564
作者单位
摘要
长春理工大学机电工程学院, 吉林 长春 130022
试验采用TIG填丝焊和CO2激光焊分别对2 mm厚08Al钢进行对接焊,通过静拉伸、弯曲试验及显微硬度测试研究了两种焊接接头的力学性能。结果表明,CO2激光焊和TIG填丝焊拉伸试样均在母材位置发生断裂,拉伸强度均达到300 MPa;CO2激光焊接接头弯曲角度大于TIG填丝焊,弯曲达到180°后未出现微观裂纹;08Al钢TIG填丝焊和CO2激光焊接接头显微硬度从熔化区到母材整体呈现下降趋势,而TIG填丝焊在靠近母材附近的热影响区出现显微硬度的小幅度上升,CO2激光焊在部分相变区出现小幅度的上升;CO2激光焊接接头熔化区显微硬度波动大于TIG填丝焊。
TIG填丝焊 CO2激光焊 拉伸强度 弯曲性能 显微硬度 TIG welding with wire CO2 laser welding tensile strength bending performance microhardness 
应用激光
2015, 35(5): 569
作者单位
摘要
广州有色金属研究院,广东 广州 510650
采用10 kW碟片激光器,研究了8 mm厚304不锈钢碟片激光焊接过程中形成的焊缝截面形貌,讨论了焊接速度、激光功率对焊缝截面形貌形成的影响规律。结果表明,在大功率碟片激光焊接过程中,形成的焊缝截面形貌包括I形和钉子形。在焊接过程中,随着焊接速度的增大,焊缝截面形貌由I形向钉子形转变;随着激光功率的增大,焊缝截面形貌由钉子形向I形变化,同时焊缝截面形貌从I形转变为钉子的焊接速度增大。通过调整焊接速度与激光功率,可以对焊缝截面形貌进行有效控制。
激光焊接 碟片激光 大功率 焊缝截面形貌 laser welding disk laser high power weld cross section morphology 
应用激光
2015, 35(5): 574
作者单位
摘要
苏州大学机电工程学院,江苏 苏州 215021
对于极细线,机械式剥线方式已无法满足要求,而激光剥线易于与电子设备集成及可控性高,已经得到广泛应用,目前主要采用两个激光器进行导线剥离,该方法成本较高。研究设计了一种基于自动双工位翻转机构的单激光器剥线平台,通过双工位翻转即可实现导线的双向剥离。和现有的双头激光器的导线剥离相比,虽然完成一排导线的剥离时间略长,但仍然能满足剥线产量要求,且剥离质量与双头激光器相当。与双头激光器相比,剥线成本缩小了一半,对于中小型企业是较理想的选择,并在此设备上对手机天线进行了剥线研究,得出不同工艺参数对剥线质量的影响规律,获得剥离手机天线的最佳工艺参数。
激光剥线 翻转平台 双向剥离 工艺参数 laser stripping flip platform Bi-directional stripping process parameters 
应用激光
2015, 35(5): 578
作者单位
摘要
1 嘉兴职业技术学院机械设计研究所,浙江 嘉兴 314036
2 嘉兴佳利电子有限公司,浙江 嘉兴 314003
采用激光在微波介质陶瓷滤波器的镍、铜、银的镀层表面刻蚀制备耦合电容图形。分别研究了激光刻蚀功率、激光刻蚀速度对图形微槽深度、产品合格率和产品二次污染率的影响。结果表明,在激光刻蚀速度一定时,耦合电容图形微槽的深度、产品的二次污染率随激光刻蚀功率先增大后减小,激光刻蚀功率为15 W时达到最大值;在激光刻蚀功率一定时,耦合电容图形微槽的深度、产品的二次污染率随激光刻蚀速度的增大而减小。产品合格率在激光刻蚀速度一定时,激光刻蚀功率达到13 W以后保持在95%以上;在激光刻蚀功率一定时,激光刻蚀速度达到1 000 mm/min以前保持在95%以上。因此最佳的激光刻蚀参数为:刻蚀速度为800 mm/min,刻蚀功率为18 W。
激光 介质陶瓷 刻蚀 滤波器 laser dielectric ceramics etching filters 
应用激光
2015, 35(5): 583
刘莉 *
作者单位
摘要
宜春学院物理科学与工程技术学院,江西 宜春 336000
为研究气压对激光诱导击穿光谱检测性能的影响,实验研究了0.01~100.00 kPa大气压强下钢铁样品中Fe I 438.35 nm和Fe I 404.58 nm谱线的强度、寿命、信噪比及相对标准偏差随采集时间的演化。结果表明,大气压强从100.00 kPa逐渐下降至0.01 kPa时,大气与等离子体的相互作用减小,导致等离子体光谱强度逐渐减小至原来的1/20,谱线寿命从常规的几十微秒逐渐缩短至只有2.5 μs;谱线的信噪比随气压降低逐渐减小,相对标准偏差在气压降低至0.1 kPa以下时迅速增大。这说明气压降低会导致光谱质量变差,为保证分析灵敏度,低气压下应选择较短的采集时延;当气压低于0.10 kPa时,分析谱线的相对标准偏差迅速大于10%。
光谱学 激光诱导击穿光谱 大气压强 灵敏度 精密度 spectroscopy laser-induced breakdown spectroscopy air pressure sensitivity precision 
应用激光
2015, 35(5): 588
作者单位
摘要
1 湖北工业大学理学院,湖北 武汉 430070
2 华中科技大学光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
针对离轴正支共焦非稳腔中最低的三阶横模特征值随着腔参数的变化规律问题,基于适用于非稳腔结构的特征向量法,计算了有效菲涅耳数在63附近的不同腔参数下各阶横模的特征值。数值模拟结果表明,在几何放大率大于1.08的条件下, 若有效菲涅尔数取在整数附近,1、2阶横模会周期性的发生模式交叉,所有基于Fox-Li迭代的算法很难得到自在现模。随着M的增加而增加,特征值的模值大小会随着几何放大率的增加而近似线性的减小,各阶模式的衍射损耗会线性增加,在非模式交叉的情况下,1、2阶横模特征值模值的差值会增加。
横模 离轴正支共焦非稳腔 特征向量法 板条激光器 transverse mode off-axial positive branch confocal unstable resona eigen vector theory slab laser 
应用激光
2015, 35(5): 593
作者单位
摘要
1 西安建筑科技大学理学院物理系,陕西 西安 710055
2 西安建筑科技大学 应用物理研究所,陕西 西安 710055
针对脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG圆棒晶体产生的热效应问题,考虑到导热系数与温度的函数关系,建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型,运用解析方法计算出Nd:YAG圆棒晶体温场分布。通过对激光晶体工作特点的分析,引入弦截法,得到变热传导系数Nd:YAG圆棒晶体的温场分布表达式。不仅定量分析了在不同脉冲宽度和光斑半径下Nd:YAG圆棒晶体内部温场时变情况,而且也计算了非稳态及准热平衡态时Nd:YAG圆棒晶体的温度场。计算结果表明,使用输出功率为60 W,脉冲频率为100 Hz,脉宽为2 ms的三阶超高斯光泵浦Nd:YAG圆棒晶体端面,则尺寸为φ4×8 mm3的Nd:YAG的圆棒晶体在达到准热平衡状态时,晶体内部最高温和最低温分别为369.1 K和340.5 K。研究结果为如何减小激光晶体热效应提供了一定的参考价值。
LD泵浦 热效应 变热传导系数 Nd:YAG圆棒晶体 laser diode-pumped thermal effect variable thermal-conductivity Nd:YAG rod crystal 
应用激光
2015, 35(5): 597
张玲玲 1,2,3,*李国旗 1,2,3徐佳君 1,2,3张伟 1,2,3[ ... ]韩华 1
作者单位
摘要
1 上海市激光技术研究所,上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心,上海 200233
3 上海市激光束精细加工重点实验室,上海 200233
提出了一种对温度分布不均造成的激光波面实现部分自校正的双板条结构的热容激光器。为了进行波面热畸变可自校正的热容运行方式的原理性演示验证及建立可靠的技术基础,本文建立了闪光灯泵浦的以两块尺寸为100 mm×20 mm×500 mm的大尺寸钕玻璃板条为工作介质的激光装置,在实验过程中采用三种耦合输出率分别为20%、53%和67%的平行平板腔,对工作在热容状态下的激光输出进行了测试。20%的耦合输出率过低,会造成腔内功率密度过高导致增益饱和。采用53%的耦合输出腔片在充电电压为3 300 V时,得到213.6 J的输出能量,并且未见饱和。采用耦合输出率为67%的输出腔片,在充电电压为2 200 V时达到激光阈值,阈值输出能量为82.3 J;在充电电压为3 300 V时得到单脉冲输出能量为370.1 J,斜率效率0.013,总体效率为0.94%。
热容激光器 板条 热畸变自校正 heat capacity laser slab self-corrected of thermal distortion 
应用激光
2015, 35(5): 603
作者单位
摘要
1 首都航天机械公司,北京 100076
2 重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400044
3 中国运载火箭技术研究院,北京 100076
铝合金是交通运输、航空航天领域常用的一种轻质结构材料。激光选区熔化成形技术是一种基于粉床铺粉的激光增材制造技术,可以实现复杂型腔薄壁构件的高精度、高性能、短流程制造。从材料特性、技术工艺特点等几个方面对国外铝合金激光选区熔化成形技术的发展现状进行了综述。
铝合金 激光选区熔化成形 技术研究现状 aluminum alloys selective laser melting Research status 
应用激光
2015, 35(5): 607
作者单位
摘要
1 辽宁医学院第二炮兵总医院研究生培养基地,北京 100088
2 第二炮兵总医院口腔科,北京 100088
目的:采用脉冲铒钇铝石榴石(Er:YAG)激光和涡轮机分别处理牙本质,使用不同粘接系统,比较两种方式对牙本质的粘接效果。方法:选取新鲜拔除的人下颌第三磨牙,按不同的处理方法和粘接系统随机分为5组。a:激光+自酸蚀;b:激光+磷酸+全酸蚀;c:激光+全酸蚀;d:涡轮机+自酸蚀;e:涡轮机+磷酸+全酸蚀。应用万能力学测试仪测其抗剪切强度,扫描电子显微镜观察其超微形态结构。结果:不同预备方法相比,a组与d组间抗剪切强度有明显差异(p<0.05,a>d),b组与e组间抗剪切强度无差异(p>0.05)。对于Er:YAG激光处理组,自酸蚀系统及酸蚀冲洗系统所得抗剪切强度值较高,分别为(16.94±2.96)MPa、(14.39±2.74)MPa;单独全酸系统所得抗剪切强度值最低为(9.44±1.89)MPa。结论:Er:YAG激光处理牙本质后其粘接效果不低于涡轮机组;Er:YAG激光处理牙本质后采用自酸蚀系统及磷酸+全酸蚀系统粘接效果均较好。Er:YAG Laser and Bur Preparation
Er:YAG激光 涡轮机 超微形态结构 抗剪切强度 Er:YAG laser turbine ultrastructure shear bond strength 
应用激光
2015, 35(5): 612
郑颖 1,2,*蔡兴伟 2,3杨永进 2,3王亚锋 2,3李涛 1
作者单位
摘要
1 辽宁医学院中国人民解放军第二炮兵总医院研究生培养基地
2 北京 100088
3 中国人民解放军第二炮兵总医院
目的:探讨Nd:YAG激光联合Er:YAG激光在阻生齿拔除术后进行处理与拔牙术后常规处理的疗效差异。方法:选取171例具有水平低位阻生智齿的患者,随机分配成术后Nd:YAG激光联合Er:YAG激光处理组、激光处理后加常规药物治疗组和术后常规处理组,第一组拔除智齿后用Er:YAG激光处理拔牙窝肉芽组织,Nd:YAG激光照射拔牙窝附近牙龈等软组织;第二组刮匙处理拔牙窝肉芽组织,术后常规服用消炎药;第三组在应用Er:YAG激光、Nd:YAG激光处理后配以消炎药常规治疗,分别对三组患者进行术后即刻反应情况、术后24、48、72 h、两周恢复情况进行观察。结果:术后即刻、24、48、72 h激光处理组与激光加常规药物组术后反应无明显差异,但两组术后反应均明显轻于常规处理组,差异显著。术后一周三组疗效无显著性差异。结论:阻生齿拔牙术后应用激光处理与常规处理的远期效果并无显著差异,但激光处理拔牙创后患者的术后反应明显减轻,恢复快,近期疗效好。因Nd:YAG激光与Er:YAG激光安全无副作用,在一些情况下可代替应用抗生素,减少副作用及耐药性,值得推广。
Nd:YAG激光 Er:YAG激光 阻生齿拔除 常规药物 Nd:YAG Laser Er:YAG Laser impacted tooth extraction conventional medical treatment 
应用激光
2015, 35(5): 618