飞秒激光诱导镍基合金表面涂层特性研究

发布时间：2021-04-08 23:36

　　飞秒激光加工由于其脉冲时间短、加工精度高、热影响区小等优势,逐渐成为材料表面改性加工的新趋势。本文利用飞秒激光直接诱导烧蚀加工与飞秒激光诱导前向转移法对航空发动机材料GH4169镍基合金样品表面进行精细加工处理,主要研究内容如下:使用电子束蒸镀设备寻找最佳制备条件,控制蒸镀时长与束流大小,制备了符合实验要求的NiCoCrAl-Y₂O₃薄膜与SiC薄膜,并发现了蒸镀时长与薄膜厚度的近似正比关系。利用XRD衍射对两种薄膜分别进行分析,发现源物质在蒸镀过程中,因为吸收热量导致分子结构被破坏,产生了由晶态到非晶态的变化。使用飞秒激光加工设备对镍基合金样品表面进行诱导烧蚀加工,改变激光功率、扫描速度与离焦距离等变量得到不同条件下的烧蚀痕迹。利用共聚焦显微镜观察烧蚀痕迹线宽与形貌,总结各个变量的不同影响,发现合金样品随着样品表面吸收能量的增加而逐渐呈现出更为剧烈的烧蚀形貌。采用激光诱导前向转移法对镍基合金样品进行NiCoCrAl-Y₂O₃薄膜与SiC薄膜转移。探究激光功率、扫描速度与离焦距离等变量对薄膜沉积形貌... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

雪崩电离效应

为稳定精确的烧蚀阙值。（3）热影响区小因为飞秒激光的脉冲宽度较窄，当其与材料表面相互作用时，脉冲能量会被限制在材料表面较小的范围内，激光能够在极短的时间在极小的空间内与材料发生相互作用并传递能量，材料会在瞬间达到很高的温度，由固态转变成高浓度的等离子态。因为晶格之间相互的热传导所需要的时间比飞秒激光的脉冲作用时间还要长，因此能量几乎来不及扩散，所以激光所给予的能量会被限制在光斑辐射的范围以内[13]。在飞秒激光作用的过程中，实现了相对的冷加工并且避免了热融化的影响，减少了传统加工中热效应所带来的各种不利影响。如图 1-2 为纳秒激光、皮秒激光以及飞秒激光在铁表面打孔之后的对比照片。我们可以发现飞秒激光加工后的金属表面并无材料熔化的迹象，孔边缘光滑且整齐，热影响区小。

(a)纳秒激光 (b)皮秒激光 (c)飞秒激光图 1-2 纳秒激光、皮秒激光以及飞秒激光在铁表面打孔后的对比加工材料广泛于普通长脉冲激光来说，由于其脉冲持续时间较长，导致其峰值功因此电子的激发过程只能依赖于单光子的共振跃迁这种线性吸收。光来说，因其脉冲可以在短时间内达到较高的峰值功率，在其与材，主要以多光子吸收这种非线性吸收方式使材料发生转变。因此飞普通长脉冲激光无法对相对透明的材料进行加工的限制[14][15]。如子材料中由飞秒激光加工的纳米牛。


本文编号：3126479