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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 不同超短激光表面结构化方法实现的干摩擦与润滑摩擦改性可能性

    摘要： 本研究表明不同激光表面织构技术对干摩擦和润滑摩擦调控的可行性。我们采用100Cr6钢与碳化钨球（载荷力50-1000 mN）进行了线性往复球盘摩擦实验，对比了激光诱导周期性表面结构和激光光束干涉刻蚀技术在100Cr6钢表面的应用效果。干摩擦条件下发现摩擦系数可降低现象，且激光光束干涉刻蚀制备的表面呈现显著方向依赖性；润滑工况下则观察到激光诱导周期性表面结构产生载荷相关的减摩效应。本研究有助于阐明特征尺寸约1微米的激光微结构改性行为，为表面工程技术提供了新思路。

    关键词： 润滑摩擦、智能表面、激光表面纹理化、激光束干涉烧蚀、激光诱导周期性表面结构、干摩擦

    更新于2025-11-21 11:18:25

  • 通过纳秒激光表面纹理预处理增强硼掺杂金刚石电极的基底-涂层结合力

    摘要： 为提高铌基掺硼金刚石（BDD）电极的基体-涂层结合力，研究了激光表面织构化（LST）预处理工艺。采用Nd:YAG激光器（1.06μm辐射，20ns脉宽）通过调节单脉冲能量、扫描间距等参数对基体进行织构化处理，随后采用热丝化学气相沉积法（HFCVD）制备BDD薄膜。系统表征了基体与BDD薄膜电极的特性。结果表明：基体表面成功制备出周期性沟槽状结构；LST预处理能显著增强BDD电极样品的基体-涂层结合力，且激光清洗步骤可有效去除预处理产生的表面氧化层。单脉冲能量是关键影响因素，适宜的脉冲能量既能提供最佳结合性能，又可实现充分表面处理效果——促进成核、释放残余应力并形成机械互锁；合适的扫描间距可进一步提升涂层结合力，且扫描间距与单脉冲间距的匹配能有效避免定向剥落。

    关键词： 激光清洗、BDD电极、激光表面纹理化、基材-涂层附着力

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 化学改性对激光纹理化金属合金实现极端表面润湿行为的作用

    摘要： 结构化金属表面的润湿行为因其在商业、工业和军事领域的广泛应用以及基础研究的兴趣而受到广泛关注?；诩す獾奈评砘际跻蚱涫视π?、精确性和易于自动化等优点，成为在金属基底上制备微纳结构（包括激光诱导周期性表面结构或分级结构）的理想平台。然而，仅靠微纳结构往往无法实现理想的润湿性，必须通过后续的表面化学改性方法才能使激光纹理化金属基底达到目标极端润湿性。本综述旨在系统阐述基于激光的表面工程方法中表面化学改性与物理表面结构之间的相互依存关系，揭示表面结构之上的表面化学对最终润湿状态的决定作用。具体而言，通过调控激光纹理化表面的表面化学性质，润湿性可从极端疏水性调节至亲水性，从而灵活实现复杂的多润湿性状态。各章节重点介绍了实现表面结构与表面化学最佳组合的最有效方法及其内在机制，并讨论了处理后表面在腐蚀和磨损环境中的耐久性与稳定性。最后，本文还探讨了该快速发展领域当前研究的挑战及未来研究方向的前景，将为金属合金激光纹理化方法的设计与极端润湿表面的制备提供全面指导。

    关键词： 超亲水性、超疏水性、金属合金、激光表面纹理化、化学改性、硅烷处理

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 激光纹理化对超硬单点切削刀具性能的影响

    摘要： 本文研究了纹理化单点聚晶金刚石（PCD）刀具在加工6082铝合金时的切削性能与抗粘附特性。首先采用光纤激光器（波长1064纳米）通过不同功率强度、进给速度和脉冲持续时间加工微/纳纹理结构，最终通过扫描电子显微镜、白光干涉仪和能谱仪进行表征。在干式车削试验中探究了不同纹理对切削性能的影响，试验按固定切削长度分段?；ü坠飧缮嬉欠治稣掣礁叨?。通过对切削力的数据处理和刀具的显微表征，评估了纹理设计、摩擦系数及粘附特性的影响。 结果表明：沟槽方向垂直于切屑流动方向（CFD）的刀具进给力更稳定（20-40牛顿），优于基准刀具（6-41牛顿）；平行于CFD与垂直于CFD的沟槽刀具推力均呈现60-75牛顿的均匀波动趋势，较基准刀具（73-90牛顿）更为稳定。当纹理深度约260纳米且后处理粗糙度达数十纳米量级时，采用平行于CFD沟槽的激光加工刀片可使平均摩擦系数降至0.28±0.14（基准刀具为0.34±0.26），并减少工件材料在前刀面的粘附。使用垂直于CFD沟槽的纹理刀具时，切削力降低23%，加工表面质量提升11.8%，该构型更适用于精加工；平行于CFD沟槽的纹理使切削力降低11.76%、粘附减少59.36%、摩擦系数下降14.28%，但会增大加工表面粗糙度，适用于粗加工。本研究首次提出激光制造可作为灵活技术手段，根据具体应用（粗/精加工）调控PCD刀具的几何与磨损特性，突破传统工业中依据加工类型选用不同微观结构PCD（如晶粒尺寸与粘结剂含量）的常规方法。

    关键词： 粘附、干式切削、纳秒脉冲、激光铣削、聚晶金刚石刀片、激光表面纹理化、切削力

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际大会 - 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大会 - 同步振镜扫描器与线性轴无缝拼接的优化策略

    摘要： 使用超短脉冲激光器结合振镜扫描仪进行激光表面纹理加工时，其加工范围受限于振镜扫描仪的扫描视场——通常采用160mm物镜时视场为65×65mm。通过为振镜扫描仪增加高精度直线轴，可有效扩大工作区域。为保持超短脉冲激光系统实现的加工质量，必须避免接合区域出现表面粗糙度增加和可见接缝。本研究通过采用振镜扫描仪与同步系统，并运用光栅扫描模式下的黑白位图策略来减小这种影响。该方案可将图像分割为两个子图像，并对比其在样品上重组的不同策略。测试过程中始终完整扫描整幅图像，但通过交替关闭左右子图像区域的激光来实现。该设置可在不受直线轴与振镜扫描仪精确对准影响的前提下，评估两种子图像组合的不同拼接策略。若要将拼接策略应用于包含单/双直线轴的系统，则需确保两个坐标系完美对准以维持高精度。因此，本研究还将提出实现两坐标系最高精度对准的解决方案。

    关键词： 振镜扫描器、激光表面纹理化、超短脉冲激光器、拼接策略、线性轴

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 采用热后处理的钛激光表面纹理化以改善润湿性

    摘要： 利用激光在金属表面制造微结构以改变材料润湿特性的研究已广泛开展，主要采用工作在飞秒和皮秒量级的超短脉冲激光。为探索制备超疏水表面的更稳健工业方法，本研究采用光纤纳秒脉冲激光对抛光Ti6Al4V样品进行加工以形成定制化形貌，并通过低温退火后处理显著缩短了达到超疏水状态所需时间。纳秒脉冲激光在表面引入热效应，有助于形成微柱状表面形貌。通过扫描电子显微镜（SEM）结合能谱分析（EDX）、白光光学轮廓仪及接触角测量，对表面改性后材料润湿特性的变化进行了表征与量化分析。

    关键词： 激光表面纹理化、超疏水、纳秒激光、热后处理

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 激光图案化硬质合金（WC-CoNi）的微观结构与冶金学评估

    摘要： 硬质合金因其硬度高，采用传统切屑去除方法难以加工。电火花加工(EDM)是常用的硬质合金成形方法，因其可实现高几何精度。但热反应可能引发孔隙、残余应力或氧化产物等重要缺陷。超短脉冲激光加工不仅能提供高精度，其极短的激光-材料作用时间还能有效避免这些缺陷。本文采用纳秒级(10??s)、皮秒级(10?12s)和飞秒级(10?1?s)不同脉宽的激光装置，在WC-CoNi硬质合金上制备了三种用于摩擦学目的的不同图案（线状图案、凹坑和沟槽），并研究了改性表面的微观结构和冶金变化。通过激光扫描显微镜(LSM)测量图案尺寸，采用聚焦离子束(FIB)结合扫描电子显微镜(SEM)分析图案化材料的微观结构变化。

    关键词： 表面完整性、激光表面纹理化（LST）、硬质合金、超短脉冲激光加工

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 提高氧化锆种植体性能的新型激光纹理表面设计

    摘要： 开发新型表面设计以增强外科植入体与生物组织间的整合过程，仍是科学界面临的挑战。本研究采用激光技术在冷压法制备的氧化锆坯体表面构建创新纹理，通过探索两种线型设计策略（8线与16线设计）及不同激光参数（功率与扫描次数），系统评估其对纹理几何形态与深度的影响。扫描电镜观测显示：结合不同线型设计与参数组合的激光处理，可获得具有规则几何特征（凹坑或柱状结构）的清晰纹理表面。研究进一步考察了纹理表面的润湿性、与骨组织的摩擦性能（静/动摩擦系数演变）、耐老化性及抗弯强度。结果表明：所有纹理表面均呈现超亲水或亲水特性；摩擦测试显示初始静摩擦系数普遍较高；经5小时水热老化后，各纹理表面的单斜相含量均低于25%；抗弯强度测试证实激光处理未显著影响氧化锆力学性能。实验证明，冷压成型结合激光纹理化的创新工艺路线，能有效制备符合特定应用需求的定制化氧化锆植入体表面。这些新型纹理设计在提升表面润湿性及促进植入初期固位的同时，未对氧化锆的耐老化性与力学性能造成显著影响，有望显著改善氧化锆植入体的长期使用效能。

    关键词： 抗弯强度、耐老化性、氧化锆、表面润湿性、摩擦系数、激光表面纹理化

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 激光加工条件对CoCrMo合金表面润湿性及Saos-2细胞增殖的影响

    摘要： 激光表面纹理化（LST）过程中的任何加工扰动都可能影响最终表面形貌及其预期功能响应。三维零件LST加工中始终存在焦平面偏移和入射光束角度变化等扰动因素，这些都会改变表面形貌。本研究探究了这些激光加工扰动对钴铬钼合金基底上激光诱导表面结构（LIPSS）形成的影响。特别将这两种扰动作为激光加工变量，评估其对LIPSS处理表面功能响应（即表面润湿性和Saos-2成骨样细胞增殖）的影响。研究发现，激光加工条件的变化会导致表面润湿性降低和Saos-2细胞增殖减弱。此外，还确定了LIPSS处理表面润湿性与细胞增殖之间的相关性，并就所研究加工扰动对CoCrMo基底LIPSS功能响应的影响得出结论。

    关键词： 钴铬钼合金、表面功能化、激光诱导周期性表面结构、骨整合、激光表面纹理化

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 飞秒激光表面纳米织构对硅与聚四氟乙烯滑动摩擦行为的影响

    摘要： 本研究的目的是探究飞秒激光诱导的周期性表面结构（LIPSS）对无润滑条件下硅在聚四氟乙烯（PTFE）上滑动摩擦行为的影响。使用球盘式纳米摩擦仪在空气中对抛光和纹理化样品进行摩擦学测试，以评估平行和垂直于LIPSS取向方向的抛光与纹理化硅样品的摩擦系数。抛光试样在5 mN载荷下摩擦系数随测试时间降低，而在25 mN时略有上升，且随载荷增大而减小。纹理化试样在两个滑动方向上的摩擦系数均随测试时间呈下降趋势。平行滑动方向上摩擦系数随载荷增大而降低，最终达到与抛光试样相近的数值；垂直滑动方向上摩擦系数与载荷无关，其数值低于其他两种情况。这些结果可通过摩擦主要贡献因素的变化及磨损机制差异来解释，同时考虑了界面温升及其导致的PTFE晶体相变影响。

    关键词： 硅、激光表面纹理化、摩擦、激光诱导周期性表面结构、聚四氟乙烯、激光诱导周期性表面结构

    更新于2025-09-11 14:15:04