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采用高功率选择性激光熔化制备的高强度高导电Cu-Cr合金构件的微观组织与性能
摘要： 尽管过去几年已研发出多种金属材料，但由于铜合金具有高反射率和高导热性，要制造出兼具高强度与高导电性的铜合金部件仍十分困难。本文通过高激光功率选区激光熔化技术成功制备出高强度高导电的Cu-Cr合金，并对热处理前后的微观组织、力学性能及导电性进行了研究对比。原始样品的微观组织为柱状晶粒，其内部包含极细的胞状亚结构和Cr及Cr2O3析出相。经热处理后，Cr颗粒从铜基体中析出，实现了强度与导电率的同步提升。最终获得抗拉强度468 MPa、屈服强度377.33 MPa、电导率98.31% IACS的优异性能，甚至优于经过轧制后热处理的样品。
关键词： 铜铬合金、电子导电性、激光加工、微观结构、力学性能
更新于2025-11-28 14:24:20
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预存晶核对Zr基金属玻璃激光焊接过程中结晶的影响
摘要： 本研究中，对Zr基（Zr52.5Ti5Al10Ni14Cu17.9）块体金属玻璃（BMG）进行激光焊接实验，发现预存晶核密度对其结晶行为具有显著影响?；诰湫魏?生长理论得出：少量预存晶核可使BMG的时间-温度-转变（TTT）曲线从经典的"C形"转变为"ε形"。该结论揭示了相同BMG在加热与冷却过程中TTT曲线形态差异的机理基础。研究定义了两个质量因子来表征预存晶核密度的影响，并通过将经典形核/生长理论与传热模型相结合，研究了含预存晶核BMG在激光焊接过程中的晶相演变规律，模型预测结果与实验数据吻合良好。
关键词： 结晶、成核与生长、激光加工、金属玻璃、非晶合金
更新于2025-11-28 14:24:20
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飞秒激光诱导热应力对细晶氧化铝断裂韧性的影响
摘要： 采用飞秒激光在细晶氧化铝陶瓷棒上切割出尖端半径小于0.5微米的超锐V型缺口，通过单边V型缺口梁(SEVNB)法测定断裂韧性。为消除激光诱导热应力对断裂韧性测试的影响，测量前对带V型缺口的试样进行了退火处理。通过扫描电镜和显微拉曼光谱分析了缺口尖端的形貌。结果表明：存在激光热应力影响的细晶氧化铝断裂韧性值与退火后数值相等，可忽略激光诱导热应力对断裂韧性的影响。
关键词： SEVNB法，断裂韧性，激光加工，热应力，氧化铝
更新于2025-11-21 11:18:25
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GFRP复合材料CO2激光打孔中表面质量与力学性能的全面研究
摘要： 本文旨在研究激光钻孔/切割参数（包括激光强度、切割速度和气体压力），以实现玻璃纤维增强塑料（GFRP）层压板激光钻孔后的最小表面粗糙度（Ra）、热影响区（HAZ）、锥角（TA）及最大抗拉强度（TS）。采用全因子实验设计和方差分析方法探究各参数对响应指标的影响，并将表面粗糙度和抗拉强度与传统钻孔结果进行对比。通过扫描电子显微镜（SEM）观察激光钻孔的形貌。研究发现，与常规钻孔相比，优化后的激光钻孔参数可使GFRP层压板获得更高的抗拉强度和更低的表面粗糙度。此外，通过多响应优化获得最大抗拉强度、最小热影响区、最小表面粗糙度和最小锥角的参数组合。结果表明：当激光强度设为2.04 W/cm2、切割速度为8 mm/s、辅助气体压力为4 bar时，可获得最佳抗拉强度和表面完整性。本研究结果可应用于提升FRP材料（特别是航空零部件制造中）激光钻孔的表面质量和力学性能。
关键词： FRP（纤维增强聚合物复合材料）、HAZ（热影响区）、激光加工、机械性能、纤维增强聚合物复合材料
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过激光加工预处理改性金属表面结构实现碳纤维增强塑料与金属的强摩擦搭接接头
摘要： 金属与碳纤维增强塑料（CFRP）的强异种材料连接在众多领域的轻量化设计中需求迫切，但直接通过焊接实现极具挑战性。本研究首先采用激光加工方法对5052铝合金和普通碳钢进行预处理，制备出粗糙多孔的金属表面，随后通过摩擦搭接焊将其与聚酰胺6基CFRP连接。所得CFRP-铝合金和CFRP-钢异种接头的最大拉伸剪切力分别达到4.9千牛和3.9千牛，接头效率分别为78%和62%，较原始状态金属-CFRP接头提升三倍以上。这是首次报道通过辅助激光处理技术强化金属-CFRP摩擦焊接头的研究。接头强度的显著提升可归因于金属-CFRP界面处机械锚固结构和化学键合区域的大幅增加。
关键词： 金属、激光加工、机械互锁、异种材料连接、搅拌摩擦焊、碳纤维增强塑料
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过毫秒脉冲激光辐照从研磨污泥中生成硅纳米纤维簇
摘要： 通过毫秒脉冲激光照射晶圆背面研磨工艺产生的硅废料，成功生成了硅纳米纤维簇。研究发现，激光诱导羽流的尺寸、强度和生长速度随气体压力变化，而纳米纤维的尺寸和形貌则取决于激光脉冲持续时间。生成的纳米纤维主要为非晶态，其顶端附着有晶体纳米颗粒。纳米纤维的结晶度和氧化程度受硅废料预热条件影响。该研究证明了将硅废料转化为功能性纳米材料的可能性，这些材料或可用于制造高性能锂离子电池电极。
关键词： 激光加工、污泥废料、硅纳米纤维、材料再利用、纳米结构
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用飞秒红外激光脉冲和选择性刻蚀技术在蓝宝石中制备毫米级长结构
摘要： 本文分析了激光与蚀刻参数，以在晶体蓝宝石（α-Al?O?）内部制备开放连续的微通道及此类微通道堆叠结构。该结构采用激光辐照与选择性蚀刻两步法制备：首先将红外飞秒激光脉冲聚焦于材料内部，使局部晶体转变为非晶态；随后通过氢氟酸对非晶态材料进行选择性蚀刻。相较于晶体状态，非晶蓝宝石具有更高的蚀刻选择性，这使得该材料在此技术中极具应用价值。然而其部分特性（尤其在激光诱导非晶化阶段）增加了加工难度。本文通过逐步优化方法研究了激光参数对蓝宝石内部不同形状长结构（最长尺寸达毫米级）制备的影响，所得微通道的最小横截面尺寸从数百纳米（最细通道）到数十微米（最大微通道堆叠）不等，并系统考察了重复频率、脉冲能量及通道间距对微通道及堆叠结构的影响。通过扫描电镜观察抛光截面，对激光辐照后及后续选择性湿法蚀刻后的结构形貌进行了定量与定性分析。
关键词： 选择性蚀刻、激光加工、微通道、飞秒激光、蓝宝石
更新于2025-09-23 15:21:01
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[美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际会议 - 利用激光加工研究微机器人材料的烧蚀特性
摘要： 微机器人设备作为传统生物医学技术的前景替代方案已被广泛研究。通过利用磁性材料，这些设备可在无需额外能量传输单元或电池的情况下，通过外部磁场实现无线操控。因此，其整体结构可有效微型化以适用于人体。为实现设备操控，目前已提出多种方法，包括基于磁力的牵引法、纤毛状拍打法及螺旋推进法。传统螺旋微机器人设备通常采用三维（3D）打印技术制造，该技术在构建螺旋结构等空间复杂结构时具有优势。然而受限于挤出和层叠工艺，3D打印制造的微机器人设备精度较低且表面粗糙度较差，可能对人体组织造成不良损伤。此外，3D打印因需后续处理去除多余部件而导致加工耗时较长。为提升表面质量并缩短加工时间，本研究采用激光加工技术。在直接应用于螺旋微机器人设备制造前，首先研究了常用3D打印材料——丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）的激光烧蚀特性。
关键词： 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、烧蚀特性、3D打印、激光加工、微型机器人设备
更新于2025-09-23 15:21:01
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衬底温度对脉冲激光沉积法制备氧化铋薄膜的影响
摘要： 我们展示并讨论了采用金属靶材通过脉冲激光沉积技术在低成本BK7玻璃基片上生长的氧化铋薄膜。由于氧化过程中可能形成多种中间态氧化铋以及化学计量比氧化物（即三氧化二铋Bi2O3）的多晶型体，我们的研究选择具有特殊意义。结果表明：在6×10?1 mbar氧分压、100 sccm气体流量条件下，随着衬底温度tS（300-600°C）升高，铋的氧化程度增加。正如预期，薄膜结晶度也随tS提升而增强。但可见光范围内薄膜折射率(n)随tS升高而降低。此外，薄膜透射率随tS增加超过60%，尤其在红光及近红外区域（600nm以上）。最后，我们将结果与文献进行讨论对比。
关键词： Wemple-DiDomenico模型、光学特性、薄膜、激光加工、衬底温度
更新于2025-09-23 15:21:01
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硬脆材料的微纳尺度激光加工 || 硬脆材料表面纳米结构化
摘要： 在激光加工技术的最新发展中，表面结构化技术引起了指数级增长的关注。根据所采用的激光参数，可以实现各种形状和尺寸的结构。本章我们将重点讨论纳米级表面结构化。从技术角度看，激光表面纳米结构化是一种极具吸引力的工艺，因为它非常简单。通过单步工艺就能在大表面积上生成纳米结构——这是其他方法无法在硬脆材料上实现的。然而与许多简单技术一样，其背后的基础科学原理极为复杂。表面结构的生成归因于脉冲间和脉冲内物理过程的复杂组合。本章将试图阐明纳米结构形成机制的科学过程，描述纳米结构化技术的最新趋势，并展示纳米结构表面的创新应用，特别聚焦于硅和氧化锆的表面纳米结构化。
关键词： 氧化锆、表面纳米结构化、激光诱导周期性表面结构、硅、激光加工
更新于2025-09-23 15:21:01