关键词： 金属材料   激光加工   快速凝固   激光表面改性  

摘要： 利用快速凝固激光加工技术可以快速凝固新的非平衡结构,如微晶、非晶和半晶功能材料。利用该技术不仅可以改善常规金属的材料性能,还可以开发现有材料的性能,并将其用于研究其他高性能材料。当前在材料科学研究领域以及凝聚态物理科学研究领域中,关于非平衡材料的研究占据着十分重要的位置,其中既包含理论知识的深度集成,也包含对现有技术的突破。金属材料的快速凝固和硬化是对传统铸造技术的突破,也是促成全新材料开发的有效途径之一,用激光技术对金属材料进行快速凝固冷却有着十分明显的效果。

关键词： 叶片气膜孔   微小孔   电火花加工   数控机床   机械结构  

摘要： 针对传统多轴数控电火花高速小孔机结构布局不合理、加工精度不稳定、占地面积大等问题,设计了专用于叶片气膜孔加工的数控电火花小孔机床。结果表明:通过有限元分析优化设计,机床具有更优良的静态机械性能;通过紧凑型总体布局设计和合理化结构设计,减少机床占地空间;通过配置刀库、导向器库、扶丝器、卡盘等自动化装置,减少人工操作、短缩加工辅助时间,适用于自动化生产线。

关键词： 飞秒激光   高频挠性板   微孔   材料去除过程   加工质量  

摘要： 为解决目前激光加工挠性覆铜板(简称挠性板)微孔存在的加工精度差、孔型差及热损伤大等问题,探索了飞秒激光加工高频挠性板基材⁃改性聚酰亚胺(MPI)微孔的材料去除过程及其加工质量。采用飞秒激光进行了改性聚酰亚胺微孔加工实验,使用热重⁃红外联用系统分析了改性聚酰亚胺材料热解机理,并利用激光共聚焦显微镜、场发射扫描电镜对改性聚酰亚胺微孔形貌进行了三维测量、显微观察及物性分析。结果表明:改性聚酰亚胺在飞秒激光作用下发生光化学和光热反应,材料以宽而圆滑的弧形沟壑形式逐层被去除,并形成了波纹阶梯、颗粒物堆积等烧蚀显微结构;加工过程中材料烧蚀反应随加工圈数的增加而减弱;微孔深度的变化速率基本保持不变,材料去除量随加工圈数的增加而减小并在最后剧增;飞秒激光可实现改性聚酰亚胺基材表面高质量微孔加工。

关键词： 科研团队   机械工程学院   生物医学科学   材料科学   光电子科学   激光加工   表面改性处理   纳米技术研究  

摘要： 自1960年以来,激光已在光电子科学、材料科学、生物医学科学和军事工业中展现了巨大的发展潜力,尤其是高能束激光与材料科学的结合,更是显示了其强大的技术推动力.江苏大学机械工程学院、苏州金航纳米技术研究院院长花银群教授从1999年起,从事激光加工与表面改性处理技术领域的科学研究,他携科研团队在光与材料领域取得多项创新成果.

关键词： 电火花加工   材料抛出过程   热爆炸力  

摘要： 电火花加工材料抛出过程十分复杂,其剧烈性、瞬时性和随机性导致了对这一过程的理解仍不甚清晰,制约了电火花加工加工效率的进一步提高。对电火花加工材料抛出过程涉及到的重要抛出力——热爆炸力的作用过程进行研究,对热爆炸力数学模型进行推导,建立了由熔池、汽化中心以及流域所组成的电火花加工材料抛出过程动力学仿真模型,探究了热爆炸力的作用方式,分析了不同深度下生成的热爆炸力对电火花加工材料抛出过程材料运动及流场速度的影响并进行试验验证。经研究表明,在电火花加工材料抛出过程中,热爆炸力迅速作用引起了熔融材料抛出,热爆炸力生成位置距离交互面越远,底部材料受到冲击越大,抛出效果越好。对仿真与试验所得数据进行对比,平均误差低于5.3%,验证了仿真的准确性。

关键词： 皮秒激光   激光清洗   显微组织   硬度   粗糙度  

摘要： 为探究皮秒激光加工对不锈钢表面性能的影响规律,验证激光加工是否对基材产生损伤作用,采用皮秒激光对氧化后的316L不锈钢表面进行清洗试验,清洗次数分别为1、400及800次,剥离氧化层的同时对不锈钢基体进行去除加工。采用白光干涉仪检测样品的粗糙度和清洗深度;通过SEM和EDS分析清洗后样品的表面形貌及成分分布;采用金相显微镜观察基体截面微观组织;利用显微维氏硬度计测试试样表面及截面硬度。结果表明,1次皮秒激光清洗可去除部分不锈钢表面氧化层,400次和800次时氧化层被完全去除,基体部分去除,且去除深度随着次数增加而加深;不同清洗次数下不锈钢表面粗糙度逐渐降低;激光加工次数的增加导致基材表面发生轻微氧化现象;基体显微组织并未随次数增加而发生变化,仍然以奥氏体组织为主;不同次数激光清洗后不锈钢截面硬度变化趋势不大,与常规316L硬度相近。皮秒激光加工在去除不锈钢表面氧化层和基体的同时,并未对基体材料产生损伤影响,基材力学性能未发生改变。

关键词： 陶瓷膜   微滤   净化  

摘要： 文章选用陶瓷膜对电火花加工工作液进行净化实验,考察了跨膜压差、错流速度等参数对过滤效果的影响。研究表明:过滤精度为200 nm的陶瓷膜管在跨膜压差为0.25 MPa,错流速度为3 m/s下对电火花加工工作液有最佳过滤效果;加工液中的金属屑、炭黑颗粒等的去除率可达到96%左右;反冲后的陶瓷膜渗透率可恢复至90%左右,通过最佳工艺净化后的工作液澄清透亮。

关键词： 工程训练   激光加工   教学设计   模块化教学  

摘要： 为进一步提高工程实践教学质量,优化训练项目教学内容,在激光加工工程训练项目建设中提出课内与课外相结合、理论与实践相结合、网络与课堂相结合、集中授课与自主学习相结合、任务驱动与自主选择相结合的教学模式,并将其融入到模块化的实践教学过程中。实践表明:该方法可以为学生提供充分的教学资源,发挥学生的主观能动性,提高实践教学质量。

关键词： 航空结构件   激光焊接   激光增材制造   钛合金  

摘要： 激光制造加工是激光产业应用的主要方向,以激光为代表的高能束流加工是航空装备研制中不可或缺的技术。综述了各代军机结构需求及材料发展,分析了军机结构件制造面临的挑战及发展趋势,介绍了激光加工技术在钛合金航空结构件制造中的应用现状,激光焊接技术主要用于蒙皮与长桁的焊接、腹鳍和襟翼的装配焊接,激光增材制造主要用于复杂钛合金机体结构件的快速制造,并展望了即将开展的应用。相较于传统钛合金加工工艺,激光焊接技术、激光熔化沉积技术能实现结构件大型化、整体化制造,激光选区熔化技术能实现复杂拓扑化结构件的制造,相关制造技术能有效实现机体减重,增长机体疲劳寿命,提升材料利用率,降低制造成本。最后结合当下国际背景以及新时期的发展需求,对激光加工成套设备在钛合金航空结构件制造的发展趋势进行了展望,成套系统多功能化、加工过程智能化、配套设备高效化、核心部件自主化将提升我国高端激光加工设备核心竞争力,助力钛合金航空结构件制造高速发展。

关键词： 水导   激光加工   光源   材料蚀除方法  

摘要： 在水导激光加工的系统工作时,必须要加强对光源选型的输出参数重视,才能保证其加工能力。为了实现对水导激光加工应用范围的扩大,本文针对水导激光加工的光源选型相关问题进行了探究,通过建立相应的激光与水相互作用的模型,分析在激光的不同波长和脉宽条件下,模拟计算了激光辐射的水中主要区域的自由电子密度的变化过程,对电子的扩散重组过程中和多光电子和雪崩电离等情况进行了分析,研究其对自由电子密度变化的影响程度。通过研究和实验验证得出不同激光参数下,激光在水导情况下的击穿阈值。因此,明确实验结果后,针对选择合适的光源提升激光的高质量加工,降低耦合损耗,达到抑制加工中产生的热缺陷的目的,最终实现加工效率和质量的提升。