以Ni60-10% hBN(质量分数/%)复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在TC4合金表面成功制备出了γ-Ni/TiC/TiB2＋CrB-Ni3B/hBN高温自润滑耐磨复合涂层。在600 ℃下分别将该复合涂层保温10、30、50 h,研究不同时长的高温时效处理后该复合涂层的物相、组织形貌、显微硬度和摩擦学性能的变化及其机理。结果表明,高温时效处理前后复合涂层的物相组成基本不变,高温时效处理50 h后的涂层平均显微硬度由时效处理前的1162 HV0.2降为910 HV0.2 ;涂层的摩擦系数及磨损率由时效处理前的0.225和4.85×10-6 mm3/Nm分别升高到0.375和5.35×10-6 mm3/Nm,但相较于基体仍然具有良好的耐磨减摩性能,在600 ℃下长时间时效处理后,该复合涂层的物相、组织和摩擦学性能都表现出良好的高温稳定性。

为提高镁合金表面硬度和耐磨性,采用激光熔覆技术在镁合金表面制备Al-Si共晶合金涂层,系统分析了涂层的硬度和耐磨性变化特征。研究结果表明,涂层主要相组成为Mg2Si、Mg17Al12和Mg2Al3,显微组织为方向紊乱的树枝晶。涂层硬度高达350～450 HK,较原始镁合金的硬度(80 HK)提高340%～462%。涂层的摩擦系数与原始镁合金相同,均为0.3左右。由磨痕宽度换算成磨损体积得到涂层磨损体积为4×10-3 mm3,而原始镁合金磨损体积为67×10-3 mm3,与原始镁合金相比,涂层的耐磨性提高74%～92%。

采用激光熔覆的方法在Ti-6Al-4V基体上制备了纳米ZrO2-8%Y2O3涂层,研究了不同激光功率对单道熔覆层熔覆质量的影响规律。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)对涂层组织成分及结构进行分析,同时测定了涂层的显微硬度。结果表明:激光熔覆成形过程中,涂层表面的形貌随激光能量密度大致分为三种类型;熔覆层与基体结合良好,涂层的内部分布有许多未熔的颗粒,这些颗粒都沿着流线有规律地分布在熔池中。熔覆层平均硬度约为基材的3.5倍。

利用激光熔覆技术在工件表面进行改性处理,形成铁基合金熔覆层。采用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究了激光熔覆FeCrBSi铁基合金涂层中裂纹的形态和断口的成分,分析了复合涂层中裂纹形成的机理。研究结果表明,若选择的激光熔覆工艺不当,熔覆层基体易产生裂纹,其形态主要有横向裂纹和纵向裂纹两种。熔覆层中的气孔及断口聚集含Cr、O、Si等元素的夹杂缺陷是内部裂纹断裂的根源,熔覆层中裂纹大多起源于熔覆层与母材交界处,即熔覆层底部熔合线附近。熔覆层的裂纹可以是沿晶或穿晶断裂,断口形貌呈现解理断裂或准解理断裂形态。

采用激光熔覆技术以纯Ni粉和B4C混合粉末为熔覆材料,在钛合金表面制备了复合涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察分析发现,涂层主要由浅灰色连续网状组织(Ti2Ni)、灰色包状晶(α(Ti))、深灰色的树枝晶(TiC)和粗针状组织(TiB)组成。另外,利用累积耗散能法建立了在不同载荷下涂层的累积磨损体积与累积耗散能之间的线性关系曲线。随着载荷的不断增加,拟合曲线的斜率不断增大,即涂层的累积磨损体积不断增大,并从能量的角度分析了该磨损现象产生的原因。

针对316L不锈钢金属粉末选择性激光熔化过程,利用ABAQUS有限元软件,考虑了材料热物性参数随温度变化特性和相变潜热的影响,实现了激光高斯热源的移动加载,建立了三维瞬态温度场模型。研究了相同扫描参数下,扫描道与扫描道之间温度的影响和不同搭接率情况下温度影响的变化。模拟结果表明,由于热积累效应,随着扫描道的增加,各扫描道中心点最高温度有小幅度的上升;当前扫描道会对后续扫描道有一定的预热作用,对前一扫描道又会有重新加热的作用,扫描道之间会有一定的相互影响;不同的搭接率形成的温度场差异很大。

采用激光淬火技术在65Mn钢表面制备了硬化层,以常规淬火-回火处理为参照,对比考察了65Mn钢两种淬火表面的微观组织、显微硬度,并利用球-盘摩擦磨损试验机对其摩擦学特性进行了研究。结果表明,激光淬火表面组织为针状马氏体,组织更加细密,显微硬度最大值为920 HV,是常规淬火-回火处理的1.8倍。在摩擦载荷为10 N、转速为200 r/min的干摩擦条件下,激光淬火表面摩擦系数较小,为0.40～0.48;相同条件下,激光淬火表面的磨损量是常规淬火-回火的1.0/4.6,激光淬火表面具有更好的耐磨性。激光淬火的磨损机制主要是磨粒磨损和黏着磨损。

选用CO2激光器在MoCr铸铁表面进行激光淬火试验,对相变硬化层的显微组织、硬度及耐磨性能进行了测试与分析。结果表明,经激光淬火后,相变硬化层的平均硬度可达647 HV0.2,是基体硬度的2.4倍。激光淬火所造成的组织细化和过饱和马氏体组织的形成是硬度提高的主要原因。MoCr铸铁基体的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,相变硬化层的磨损机制以磨粒磨损为主,基体经激光淬火后耐磨性能提高了66.7%。

对低合金高强度钢40CrNi2Si2MoVA在激光冲击波作用下引入的残余压应力进行了研究。首先利用激光冲击波强化工艺对试件分别进行1次、2次和3次重复冲击试验,然后在此基础上再进行10%搭接率的重复冲击试验。通过对各试件表面残余压应力和硬度的测量与对比,归纳了激光冲击波强化残余压应力与硬度的特征。最后对40CrNi2Si2MoVA强化影响层深度进行了理论预测与实验对比。

研究了激光功率、焊接速度、离焦量这三个主要工艺参数对激光叠焊熔池深度和宽度的影响,通过正交试验,确定了基本工艺参数对焊缝质量影响的基本规律,得到了较宽的焊接工艺参数操作窗口,并确定了激光叠焊镀锌板的最佳工艺参数。

以8.0 mm高氮钢板为试验材料,采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和电弧形态的变化,并采集焊接过程中电弧和熔滴图像。利用弧焊分析仪记录电弧电信号,通过试验深入研究了焊接过程中的熔滴过渡及电弧形态和电弧电压之间的关系。实验结果表明,在焊接电流 I＝160 A,电流电压 U＝22.4 V,其余焊接参数不变时发现,电弧形态变化所经历的时间长短有所不同,焊接电流越大,电弧形态变化时间较短。熔滴形成并长大的过程中电弧电压是逐渐减小的而对应的焊接电流增大,随着焊接电流的增大熔滴的过渡形式也会发生变化,熔滴尺寸减小,不同的熔滴过渡模式其电弧电压的波动也有所不同,射流过渡电压波动较小,而短路过渡电弧电压的波动最大。

在激光-电弧复合焊接试验中,利用神经网络来模拟预测焊缝形貌时,由于众多的焊接工艺参数以及模型输出参数使得预测结果和试验真实形貌误差较大,而且模型对焊接参数变化不灵敏。因此,引入多种群遗传算法对神经网络进行初始权值和阈值逐代优化,可以避免未成熟的收敛问题,使得优化后的模型对焊缝形貌预测具有较高精度。同时,将模型的输入参数和输出参数转换,得到利用熔深、熔宽、余高三个形貌尺寸参数来预测焊接工艺参数的网络模型。综合上述模型得到一套由理想熔深、熔宽、余高的焊缝形貌尺寸对应的焊接工艺参数,进而模拟出具体的焊缝形貌曲线图的系统。通过优化模型预测的形貌和实际形貌对比,预测误差在5%以内,参数转化后,优化的预测模型误差在3%左右。结合两个预测模型的预测系统,最后得到的预测形貌和实际形貌误差在10%左右。此系统可以避免大量的试验,大大缩短复合焊接研究周期,对焊接工艺参数优化具有重要意义。

在激光近净成形制备多孔材料过程中,可以通过改变多孔零件的孔隙率来获得理想的弹性模量。通过实验研究了在激光功率、扫描速度、送粉速率及搭接率确定情况下,不同偏移距对Ni60粉末多孔材料孔隙率和通孔率的影响;在参数优化的基础上制备了多孔金属镍材料并进行了压缩性能实验,建立了多孔镍合金材料孔隙率与压缩强度及压缩弹性模量的对应关系。

采用纳秒激光设备对灰铸铁表面进行激光喷丸微造型,制备出不同深度的微凹坑,通过对微造型前后试样表面的相关力学性能测试建立了激光能量与微造型特征(微凹坑深度、残余应力、纳米硬度、弹性模量)之间的对应关系,为获得能量加工参数的优化选择提供了依据。

采用波长为1 030 nm的飞秒激光在0Cr18Ni9不锈钢表面上制备出规则的微型构造,采用HT-500高温摩擦磨损机对其进行干摩擦实验研究,利用彩色3D激光扫描显微镜与SEM观察微孔表面形貌以及测量其深度。研究结果表明,飞秒激光能够制备出质量较好的微孔,在同等条件下的干摩擦磨损实验中,微型构造的材料表面比未加工的材料摩擦系数要小。在载荷为5 N,滑动速度为0.075 0,0.018 7 m/s条件下,面积比率约为10%的微型构造表面摩擦系数比未处理表面摩擦系数减小15.8%、40.4%。在载荷为9 N,滑动速度为0.075 0,0.018 7 m/s条件下,面积比率约为10%的微型构造表面摩擦系数比未处理表面摩擦系数减小19.3%与24.7%。不同尺寸微型构造表面摩擦磨损研究发现,微孔直径为60μm的表面摩擦系数要比直径为28 μm的表面要低,当载荷分别为5 N和9 N时,面积比率约为10%和20%的微型构造表面摩擦系数最低,磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损。

针对多晶硅太阳能电池表面反射率高的问题,提出了激光电化学复合绒面制备方法,采用倍频YAG激光结合NaOH溶液,在多晶硅表面进行织构化处理,获得分布均匀的光陷阱结构。通过扫描电镜、超景深三维显微镜和分光光度计分析了织构化后多晶硅片的表面形貌和反射率。结果表明,激光电化学复合绒面处理后的多晶硅表面对波长400～760 nm可见光的反射率整体降低至10%以下。试验证实了多晶硅表面激光电化学复合绒面的可行性和有效性,为多晶硅的减反射绒面处理提供了一种新的技术途径。

用脉冲激光沉积法制备类金刚石膜的实验中,保持其它实验参数不变,沉积时间分别取15、20 min和25 min来沉积类金刚石膜。用Raman光谱仪对薄膜的微观结构进行检测;用原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行检测。检测结果表明,在其它实验参数不变的条件下,沉积时间从15 min增加到20 min时,薄膜中石墨晶粒数量或体积减小,sp3/ sp2比值和薄膜密度明显增大,薄膜表面粗糙度显著降低。沉积时间从20 min增加到25 min时,薄膜中石墨晶粒数量或体积减小,但是sp3/ sp2比值和薄膜密度都没有明显改变。

将激光诱导击穿光谱技术与双谱线定量分析方法结合对土壤中镁元素进行分析,选取镁(Mg)元素的383.8 nm原子谱线和823.5 nm离子谱线作为分析线。对21个不同浓度的土壤样品,根据原子、离子谱线强度与镁(Mg)元素浓度值分别建立定标曲线,相关系数分别为0.911和0.888。针对分析结果采用双谱线定量分析方法对21个土壤样品建立定标曲线,相关系数提高到0.950,检测限为0.008%。根据定量模型对9个验证样品的浓度进行预测,相对误差为0.41%～5.32%,平均误差为1.84%。

为了与大面积放电增益区匹配,千瓦级射频板条CO2激光器采用大菲涅尔数的条状离轴负支共焦非稳腔,其输出模式是对整个输出平面上光场分布在特定区间的截断,对应的傅里叶谱(空间频率)会无限展宽。通过改进的虚源法求得其输出平面的场分布,然后通过对输出光场的傅里叶谱的分析,研究了条状离轴负支共焦非稳腔的两个主要参数——有效菲涅尔数Neq以及几何放大率M对输出光束质量的影响。数值模拟的结论显示输出光束的质量只与M相关,随着M的绝对值的增加,光束质量会呈现周期振荡式的下降,周期约为0.05。

光的干涉是现代检测计量的重要手段之一,如何精确地提取干涉条纹是确保该类仪器检测精度的关键。提出了一种非亮度均衡条件下干涉条纹的提取方法。首先,在分析阈值化分割条纹的缺陷的基础上,采用一种自适应亮度均衡方法,有效地避免常规阈值化操作所导致的部分条纹丢失和断裂问题;然后,为准确地提取条纹的位置信息,根据图像连通性将处理图像分解成包含单个条纹的序列图像,再对条纹进行细化处理,得到单个像素宽的条纹;最后对序列图像合并处理,实现所有干涉条纹信息的提取,提出的方法能保证所提取条纹的清晰度和完整性。

光纤通道协议只定义了三种基本拓扑结构,并未对具体网络拓扑应用做详细说明。为解决光纤通道网络的实际应用问题,在对现有基本拓扑结构进行研究的基础上,提出一种新型交换机串型光纤通道网络结构。对该结构进行深入分析,将排队论引入建模过程,结合网络通信过程,通过建立串型服务台排队网络模型对其端到端延迟进行了研究。在OPNET平台下对规模不同的串型光纤通道网络进行了建模与仿真,通过对仿真结果的分析以及与理论值对比表明,在一定规模下该串型结构能够有效保证数据传输过程中的端到端延迟,很好满足了航空电子系统的实时性要求。

无线传感器网络是有许多智能的信标节点通过无线多跳的通信方式组成,主要是对外部环境进行感知,并对感知信息进行处理,从而对目标进行精确定位和跟踪。在无线传感器网络节点定位算法中,虽然节点个数越多,定位过程中精度越高,但成本过高,此外未知节点定位完成后,信标节点从而成为普通的节点。针对以上问题提出了一种Gauss-Markov模型的无线传感器定位方法,使移动信标根据外部环境变化自动改变速度,在不同情况下采用不同的速度以获取更多的虚拟信坐标并提高效率。最后通过仿真对该算法进行验证,实验结果说明该算法能够有效缩减算法运行周期,大大提高定位精度。

激光金属成形是国内外增材制造领域的重要研究方向之一,然而金属成形件的内部容易产生气孔等缺陷、熔覆层组织成分不均匀、试件容易变形开裂,这些问题制约了其在航空航天、生物医疗、能源、化工等领域的应用步伐。借鉴超声振动在铸造、焊接领域中的除气、细化晶粒、均匀组织成分、减小残余应力的作用,超声振动被引入到激光金属成形系统中,以获得高性能的金属成形件。介绍了超声振动在激光金属成形中的研究现状。

痤疮是青少年人群高发的一种皮肤疾病,继发痤疮疤痕为临床常见的美容问题,疤痕可隆起或凹陷于皮肤平面,一般不影响功能,但对患者的外貌与心理造成严重影响。痤疮疤痕可混合存在,治疗应根据患者病情制定个体化治疗方案,就目前临床上痤疮疤痕的治疗方法及未来展望做一综述。