飞秒激光双脉冲可控加工金属玻璃表面织构及其减摩性能研究
发布时间：2022-02-21 21:08
金属玻璃是一类兼有金属与玻璃优异力学性能的新型非晶材料,具有短程有序、长程无序的微观原子排布规律。自20世纪60年代首次被制备出以来,金属玻璃在材料合成与应用方面取得了迅猛的发展。在应用过程中,金属玻璃具有减摩功能性的需求,如用作人工关节植入体的金属玻璃材料在表面引入织构可显著提高其耐磨性,这可以有效降低人工关节在使用过程中因剧烈磨损而失效的风险。在此背景下,开发出具有高形状精度与高表面质量的减摩织构制备方法,不仅有利于提高金属玻璃表面减摩织构设计和制造的研究水平,也能够有效促进金属玻璃的实际应用。为了在金属玻璃表面制备出功能性减摩织构,本文分析比较了目前常用的表面织构加工技术的优缺点,其中超快激光加工方法具有灵活高效且能够实现相对冷加工的特性,适宜用于加工金属玻璃表面减摩织构。然而超快激光加工金属玻璃时会在加工区域留有缺陷,同时影响表面织构的轮廓精度。为了进一步提高金属玻璃表面织构的加工质量,本文采用飞秒激光双脉冲加工技术实现了质量可控的微织构制备,其主要原理为调整两个脉冲的延迟时间以实现飞秒激光的时域调控。本论文的主要研究内容与结论如下:（1）研究了飞秒激光双脉冲作用下金属玻璃表面...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 金属玻璃表面减摩织构的设计与加工方法
1.2.1 表面减摩织构的设计研究
1.2.2 金属玻璃减摩织构的加工方法
1.3 飞秒激光及双脉冲加工金属玻璃的研究现状
1.3.1 飞秒激光对金属玻璃的烧蚀特性研究
1.3.2 飞秒激光双脉冲加工技术研究现状
1.3.3 研究现状简析
1.4 本课题研究内容以及研究方案
1.4.1 本课题主要研究内容
1.4.2 研究方案
第2章 飞秒激光双脉冲烧蚀金属玻璃实验与机理研究
2.1 引言
2.2 金属玻璃表面飞秒激光双脉冲烧蚀实验
2.2.1 实验条件
2.2.2 脉冲延迟时间对烧蚀形貌与烧蚀深度的影响
2.2.3 飞秒激光双脉冲重复扫描次数对烧蚀形貌的影响
2.2.4 飞秒激光两脉冲能量比对烧蚀形貌和烧蚀深度的影响
2.3 飞秒激光双脉冲烧蚀锆基金属玻璃机理分析
2.3.1 飞秒激光双脉冲对金属玻璃材料烧蚀形貌影响的机理分析
2.3.2 飞秒激光双脉冲对金属玻璃材料烧蚀效率影响的机理分析
2.4 本章小结
第3章 金属玻璃减摩织构的仿真设计研究
3.1 引言
3.2 金属玻璃表面减摩织构仿真设计
3.2.1 表面微织构润滑模型建立
3.2.2 模型初始条件与边界条件
3.3 仿真结果及分析
3.3.1 织构表面轮廓参数对摩擦系数的影响
3.3.2 织构内部轮廓参数对摩擦系数的影响
3.3.3 粗糙度参数对摩擦系数的影响
3.4 本章小结
第4章 金属玻璃减摩织构的可控制备与减摩性能实验研究
4.1 引言
4.2 飞秒激光双脉冲可控制备金属玻璃减摩织构的工艺研究
4.2.1 金属玻璃减摩微织构的制备方案
4.2.2 飞秒激光双脉冲与单脉冲制备的微织构形貌对比
4.2.3 飞秒激光双脉冲二次复合加工的织构形貌
4.2.4 飞秒激光变能量扫描加工不同内部轮廓的织构
4.3 金属玻璃表面减摩织构的摩擦磨损实验研究
4.3.1 摩擦磨损实验装置与实验条件
4.3.2 表面织构化金属玻璃磨损形貌分析
4.3.3 不同参数织构的减摩性能研究
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向人工关节材料润滑的材料技术进展[J]. 卜哈特. 石化技术. 2017(12)
[2]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[3]Effects of femtosecond laser ablation on the surface morphology and microstructure of a bulk TiCuPdZr glass alloy[J]. WANG Hongshuia, LIANG Chunyonga, CHEN Xueguanga, WANG Leia, YANG Yangb, YANG Jianjunb, ZHU Shenglic, and LI Changyida School of Materials Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China b Key Laboratory of the Ministry of Education of China for Opto-electronic Information Science and Technology, Institute of Modern Optics, Nankai University, Tianjin 300071, China c School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China d Stomatological Hospital, Tianjin Medical University , Tianjin 300070, China. Rare Metals. 2009(03)
[4]聚焦离子束加工技术及其应用[J]. 马向国,顾文琪. 微纳电子技术. 2005(12)
[5]飞秒激光超精细“冷”加工技术及其应用（I）[J]. 杨建军. 激光与光电子学进展. 2004(03)
博士论文
[1]织构化表面的润滑计算模型及减摩特性研究[D]. 马晨波.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]椭圆形微凹坑对流体动压润滑性能影响的研究[D]. 孙子炎.南京航空航天大学 2016
[2]表面微织构的数学模型及其弹流润滑性能研究[D]. 朱亚琼.大连海事大学 2015
本文编号：3638041
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 金属玻璃表面减摩织构的设计与加工方法
1.2.1 表面减摩织构的设计研究
1.2.2 金属玻璃减摩织构的加工方法
1.3 飞秒激光及双脉冲加工金属玻璃的研究现状
1.3.1 飞秒激光对金属玻璃的烧蚀特性研究
1.3.2 飞秒激光双脉冲加工技术研究现状
1.3.3 研究现状简析
1.4 本课题研究内容以及研究方案
1.4.1 本课题主要研究内容
1.4.2 研究方案
第2章 飞秒激光双脉冲烧蚀金属玻璃实验与机理研究
2.1 引言
2.2 金属玻璃表面飞秒激光双脉冲烧蚀实验
2.2.1 实验条件
2.2.2 脉冲延迟时间对烧蚀形貌与烧蚀深度的影响
2.2.3 飞秒激光双脉冲重复扫描次数对烧蚀形貌的影响
2.2.4 飞秒激光两脉冲能量比对烧蚀形貌和烧蚀深度的影响
2.3 飞秒激光双脉冲烧蚀锆基金属玻璃机理分析
2.3.1 飞秒激光双脉冲对金属玻璃材料烧蚀形貌影响的机理分析
2.3.2 飞秒激光双脉冲对金属玻璃材料烧蚀效率影响的机理分析
2.4 本章小结
第3章 金属玻璃减摩织构的仿真设计研究
3.1 引言
3.2 金属玻璃表面减摩织构仿真设计
3.2.1 表面微织构润滑模型建立
3.2.2 模型初始条件与边界条件
3.3 仿真结果及分析
3.3.1 织构表面轮廓参数对摩擦系数的影响
3.3.2 织构内部轮廓参数对摩擦系数的影响
3.3.3 粗糙度参数对摩擦系数的影响
3.4 本章小结
第4章 金属玻璃减摩织构的可控制备与减摩性能实验研究
4.1 引言
4.2 飞秒激光双脉冲可控制备金属玻璃减摩织构的工艺研究
4.2.1 金属玻璃减摩微织构的制备方案
4.2.2 飞秒激光双脉冲与单脉冲制备的微织构形貌对比
4.2.3 飞秒激光双脉冲二次复合加工的织构形貌
4.2.4 飞秒激光变能量扫描加工不同内部轮廓的织构
4.3 金属玻璃表面减摩织构的摩擦磨损实验研究
4.3.1 摩擦磨损实验装置与实验条件
4.3.2 表面织构化金属玻璃磨损形貌分析
4.3.3 不同参数织构的减摩性能研究
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向人工关节材料润滑的材料技术进展[J]. 卜哈特. 石化技术. 2017(12)
[2]非晶态物质的本质和特性[J]. 汪卫华. 物理学进展. 2013(05)
[3]Effects of femtosecond laser ablation on the surface morphology and microstructure of a bulk TiCuPdZr glass alloy[J]. WANG Hongshuia, LIANG Chunyonga, CHEN Xueguanga, WANG Leia, YANG Yangb, YANG Jianjunb, ZHU Shenglic, and LI Changyida School of Materials Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China b Key Laboratory of the Ministry of Education of China for Opto-electronic Information Science and Technology, Institute of Modern Optics, Nankai University, Tianjin 300071, China c School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China d Stomatological Hospital, Tianjin Medical University , Tianjin 300070, China. Rare Metals. 2009(03)
[4]聚焦离子束加工技术及其应用[J]. 马向国,顾文琪. 微纳电子技术. 2005(12)
[5]飞秒激光超精细“冷”加工技术及其应用（I）[J]. 杨建军. 激光与光电子学进展. 2004(03)
博士论文
[1]织构化表面的润滑计算模型及减摩特性研究[D]. 马晨波.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]椭圆形微凹坑对流体动压润滑性能影响的研究[D]. 孙子炎.南京航空航天大学 2016
[2]表面微织构的数学模型及其弹流润滑性能研究[D]. 朱亚琼.大连海事大学 2015
本文编号：3638041
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