导读:本文包含了激光氮化论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译,主要关键词:氮化,激光,阈值,等离子体,合金,光谱,表面。
激光氮化论文文献综述
孙信阳,韩鹏彪,岳赟,付凯,李建辉[1](2019)在《新型TiZrAlV合金激光气体氮化涂层的组织演变及其性能》一文中研究指出为了改善钛合金的表面性能,利用激光氮化的方法对TiZrAlV合金进行表面氮化处理,制备出表面氮化物陶瓷涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和维氏硬度计对不同扫描速度下氮化区、热影响区及基体的相组成、表面形貌与元素分布、硬度进行检测。结果表明:激光氮化后,表面氮化区形成树枝状氮化物枝晶和细晶组织,中部热影响区主要为α′马氏体相组织,其中随着激光扫描速度的降低,氮化层液化过程中溶解的氮含量增多,进而生成氮化物增多,硬度值增加。激光氮化处理可以制备出氮化区TiN,ZrN,AlN等硬质相,并细化热影响区晶粒形成针状α′马氏体相,对研究涂层组织结构和性能具有一定的参考意义。(本文来源于《河北工业科技》期刊2019年06期)
蔡鹏程,李霜,蔡红星,谭勇,石晶[2](2019)在《脉冲激光辐照氮化硅陶瓷损伤阈值的光谱测量》一文中研究指出氮化硅陶瓷具有耐高温、耐腐蚀和耐磨损等优异性能,可应用于金属材料和高分子材料难以胜任的极端工作环境。但具备这些优良特性的同时也给其加工带来了不便,传统的磨削加工方法效率低,设备损耗严重,激光辅助加工为其提供了一种新途径。将等离子体光谱法和显微成像法相结合,对脉冲激光辐照氮化硅陶瓷的损伤阈值进行了测量,并分析了损伤机理。实验选用热压烧结氮化硅陶瓷为靶材,参考ISO21254国际损伤阈值测试标准搭建试验系统,采用1-on-1法利用Nd~(3+)∶YAG固体脉冲激光分别在纳秒和微秒脉宽下辐照氮化硅陶瓷,两种脉宽分别选取10个能量密度梯度进行激光辐照,每个能量密度辐照10个点。利用光纤光谱仪采集光谱信息,利用金相显微镜获取显微图像信息,将光谱结果与显微成像结果对比分析,发现纳秒脉宽下材料一旦损伤光谱上就会出现等离子体峰,通过分析光谱中等离子体峰,元素指认是否含有材料中特征元素即可判断损伤,为了区别空气电离击穿同时测量了空气等离子体光谱对比分析剔除干扰。微秒脉宽下显微图像观察到刚开始损伤时,光谱中只出现较强热辐射谱线并未出现等离子体谱线,进一步增加激光能量密度,光谱中会出现少量等离子体峰,因此不能直接以等离子体峰判断材料损伤阈值。利用金相显微镜观察损伤形貌,纳秒脉宽下在损伤区域内部观察到明显的烧蚀冲击状损伤,光谱呈现出大量等离子体谱线,说明纳秒激光辐照氮化硅损伤机制主要为等离子体冲击波引起的力学损伤效应。微秒脉宽在辐照区域边缘发现热烧蚀痕迹,损伤区内观察到大量熔融物,出现明显热辐射光谱,说明微秒激光辐照氮化硅损伤机制主要是由于长脉宽热积累引起的热损伤效应,随着能量密度增加热辐射谱上迭加有等离子体峰,等离子体峰值强度与损伤程度一致。利用零几率损伤阈值法对两种方法测得结果进行了拟合,分析发现等离子体光谱法更适用于纳秒脉宽下损伤阈值测量,得到结果为0.256 J·cm~(-2);显微成像法适用于微秒脉宽下损伤阈值测量,得到结果为6.84 J·cm~(-2)。(本文来源于《光谱学与光谱分析》期刊2019年11期)
侯力铭,张喜和,蔡红星,石晶,蔡鹏程[3](2019)在《激光辐照六方氮化硼陶瓷等离子体光谱特性研究》一文中研究指出在大气环境中利用Nd:YAG脉冲激光器(波长为1 064 nm、脉宽为15 ns、重复频率为1 Hz)的脉冲激光能量密度为16.6 J/cm~2辐照六方氮化硼材料,通过测量得到大气环境中的六方氮化硼的等离子体发射光谱,证明在该实验条件下,激光能量足够使氮化硼靶材电离。在进行等离子体光谱对比分析中,去除了大气等离子体发射谱线的干扰,分离出了六条六方氮化硼发射光谱特征谱线,并对其特征峰进行了指认。实验结果表明:N II 393.55 nm和N II 423.29 nm两条特征峰为六方氮化硼材料的等离子体发射光谱谱线。在局部热平衡条件下,选择B I 208.17 nm和B I 250.49 nm两条谱线,利用上述所选择特征谱线的相对强度,通过玻尔兹曼双谱线法计算得到电子温度为19 202 K。利用测得的B I 250.49 nm谱线附近的曲线进行Lorentz曲线拟合,得到拟合后谱线的半高全宽(FWHM)为3.089 33 nm,根据斯塔克展宽法推得等离子体的电子密度为2.4×10~(17)cm~(-3)。(本文来源于《长春理工大学学报(自然科学版)》期刊2019年05期)
宋盼盼,赵玉刚,蒲业壮,赵传营,周海安[4](2019)在《激光辅助切削氮化硅陶瓷的温度场仿真及参数研究》一文中研究指出为了在激光加热辅助切削(LAM)氮化硅陶瓷试验中获得较高的加工表面质量和加工效率,实验并分析了各加工参数对温度分布和表面完整性的影响,为在加工中选取合适的参数提供依据。利用ANSYS软件对切削区域温度场进行仿真,探索了激光功率改变时温度的变化规律,得到了各参数下的软化层深度,并通过试验验证仿真结果的正确性。根据仿真得到的软化层尺寸选择合适的背吃刀量,通过单因素试验确定主轴转速和进给速度的理想范围。结果表明,在激光功率为180~210 W、主轴转速为700~900 r/min、进给速度为0.01~0.013 mm/r时按照仿真得到的背吃刀量进行试验可以获得较低的表面粗糙度和较高的材料去除率。研究表明,试验结果与仿真结果基本吻合,可以采取先仿真后试验的方法得到合适的加工参数,从而达到在获得较高表面质量的同时提高加工效率的目的。(本文来源于《应用激光》期刊2019年04期)
侯力铭[5](2019)在《纳秒激光辐照六方氮化硼等离子体光谱特性研究》一文中研究指出脉冲激光辐照六方氮化硼材料产生的等离子体对于研究六方氮化硼材料特征有重要指导意义。本文通过等离子体发射光谱对靶材的损伤阈值、组成元素以及等离子体参数特性进行研究分析。本文选择六方氮化硼为靶材,首先对材料进行XRD物相分析以保证材料的单一性无掺杂,然后搭建实验平台,利用纳秒脉冲激光辐照六方氮化硼,通过等离子体光谱法对材料的损伤阈值进行研究,并且利用材料的损伤形貌加以佐证等离子体光谱对测量损伤阈值的准确性。最后采用零几率损伤法对测试结果进行拟合,测量的损伤阈值为0.182J·cm~(-2)。在空气环境中,利用Nd:YAG激光器的纳秒脉冲激光辐照六方氮化硼靶材,将所获得的六方氮化硼等离子体光谱进行指认及分析,得到靶材的硼元素特征峰谱线为B I208.17nm、B I 249.69nm以及B II 345.6nm。在等离子体处于局部热平衡条件下,选择玻尔兹曼双线法和Stark展宽法分别对等离子体的电子温度和电子密度进行求解,并在激光能量密度为0.64J·cm~(-2)至5.1J·cm~(-2)范围内,对等离子体电子温度和电子密度变化规律进行研究分析。(本文来源于《长春理工大学》期刊2019-06-01)
薛北京[6](2019)在《钛表面激光氮化与熔覆梯度生物涂层》一文中研究指出为提高医用纯钛的生物临床性能和耐腐蚀性能,本文采用Sol-Gel法制备生物玻璃,通过激光熔覆的方式将生物玻璃熔覆在钛表面,同时添加钛粉以及纳米银制备出梯度抗菌涂层。在此基础上,采用激光气氛氮化的方法在钛表面制备氮化钛膜层,然后在氮化钛膜层表面激光熔覆生物玻璃涂层。通过XRD、FTIR、TG-DSC、BET、SEM和EDS等方法研究生物玻璃以及涂层的物相结构和显微形貌,借助涂层附着力划痕仪测试涂层的结合力,采用电化学工作站评价其耐腐蚀性能。通过研究得到以下主要结论:(1)通过Sol-Gel法制备出的1#和2#生物玻璃粉末,在700℃热处理,1#生物玻璃主晶相是Na_2Ca_3Si_6O_(16)和CaSiO_3;2#主晶相是Na_2Ca_3Si_6O_(16)。BET测得1#和2#生物玻璃的平均比表面积为10.59 m~2/g和12.67 m~2/g,生物玻璃块体材料强度一般与显气孔率呈负相关,且随着烧结温度增加,强度是先增大后降低的趋势。两种生物玻璃在SBF中浸泡一段时间后表面均形成羟基磷灰石沉积层,本论文所制备的两种生物玻璃具有一定的生物活性。(2)本论文采用激光气氛氮化的方法,在钛表面制备出氮化钛涂层,探究了不同激光功率以及速率和钛表面是否喷砂处理对氮化钛涂层的影响,喷砂处理后,钛表面会吸收更多的有效激光能量,XRD测试制备的氮化钛衍射峰较强。本实验制备的氮化钛涂层主要的晶相为c-TiN(PDF#38-1420)和TiN_(0.3)(PDF#41-1352),300 W,1.0 m/min制备的氮化钛膜层表面叁维立体结构明显,呈现多孔结构,而且氮化钛衍射峰较强。在SBF溶液中进行电化学测试,发现钛表面激光氮化后耐腐蚀性显着提高。在氮化钛膜层表面激光熔覆一层1#生物玻璃,发现氮化处理可以增大熔覆涂层的润湿性,提高涂层与基底的结合力。(3)本论文通过激光熔覆法在Ti上合成含有Ag纳米颗粒的抗菌涂层。在激光熔覆过程中,由于瓷和钛之间的化学反应形成CaTiO_3相,这说明抗菌涂层和Ti之间的强烈冶金结合。由于垂直于激光扫描方向的高温度梯度,在Ti上形成具有枝晶结构的涂层。当Ti 20wt%时,此时涂层平整性最好,枝晶尚不明显,涂层与基材之间的结合强度最高。涂层在SBF中浸泡一段时间,发现随沉积时间延长表面磷酸钙增多,钛含量增大会降低生物活性。在涂层中加入纳米银可获得具有一定抗菌效果的生物涂层,且随着银含量的增加涂层抗菌性能提高,而钛含量对抗菌性则无明显影响。(本文来源于《中国矿业大学》期刊2019-05-01)
靳田野,陈俊云,王金虎,赵清亮[7](2019)在《纳米孪晶立方氮化硼的飞秒激光材料去除机理》一文中研究指出为实现能应用于超精密切削的新型超硬纳米孪晶立方氮化硼(nt-cBN)刀具的制备,探索了飞秒激光烧蚀方法对nt-cBN的材料去除特性。使用激光单点烧蚀方法及理论公式计算出了nt-cBN的烧蚀阈值及阈值功率,分别为0.523 J/cm~2和4.1 mW;基于烧蚀阈值,对nt-cBN材料在多种烧蚀功率下的单点烧蚀圆孔形貌进行了表征,并分析了不同阶段圆孔内壁多种微结构的形成与演变机理,阐明了随激光功率增加,nt-cBN表面经历了快速热汽化、熔化和相爆炸叁种材料去除机理,并形成了纳米驼峰、爆裂和周期性波纹等不同烧蚀显微结构;对nt-cBN块材进行了直线扫描烧蚀加工,提出了基于光束扫描的动态烧蚀过程对材料的破坏形式及去除原理,并与单点烧蚀形成对比;建立了不同烧蚀功率下,飞秒激光扫描速度与加工微槽宽度和深度的关系曲线,并分析了烧蚀功率和扫描速度对加工效率和加工质量的影响规律,提出了能够保证加工效率并同时改善加工质量的激光扫描速度在0.1 mm/s左右。(本文来源于《机械工程学报》期刊2019年09期)
姚小春[8](2019)在《TC4钛合金表面激光气体氮化工艺及性能研究》一文中研究指出钛合金具有优良的综合性能在航空航天、能源动力、海洋工程、武器装备及生物医学等领域得到广泛应用。现代高端装备的使用工况对材料性能提出了更高的要求,钛合金未来应用领域更为广阔,例如在各类高性能叶片如航空发动机、燃气轮机压气机的部分中温叶片基体,汽轮机制造领域的新型钛合金末级大型叶片中发挥着极其重要的作用,但服役环境对材料的耐磨性提出了较高要求。由于钛合金基体的耐磨性欠佳,某些场合下无法满足高端产品的服役工况。有效提高耐磨性是钛合金关键零部件应用于极限工况的重要技术手段,对发挥钛合金的优点及扩展应用领域具有重要的工程应用价值。激光气体氮化是当前适用于大型异形零部件最灵活、经济和有效的表面改性手段之一,具有变形小、制备周期短、组织可控、实现深层氮化、基材与氮化层的冶金结合强度高等优势。本论文以常规生产条件下实现大型钛合金叶片表面深层氮化技术需求为目标,针对大型复杂异形零部件表面氮化过程中存在的共性难题进行了相关研究。首先采用半导体激光器对钛合金平板表面进行激光气体氮化,重点研究了激光气体氮化的工艺特性。明晰工艺参数对氮化层横截面形貌、几何尺寸、氮化层表面成形特征、表面粗糙度、裂纹、组织、硬度、氮化层物相及耐磨性的影响规律,验证了激光气体氮化工艺应用于此类复杂零部件的可行性,获得了最优工艺区间。但半导体激光器光轴固定,激光器姿态无法随叁维曲面曲率变化而改变,且曲率变化大于激光器焦距的调节灵敏度,表面氮化复杂异性零部件的实施难度较大。为了适应实际生产工况,设计了针对大型复杂异形零部件的光纤激光氮化系统,基于机器人控制实现了大型叶片表面氮化的工艺过程。通过上述内容研究获得了以下结论:采用半导体激光器表面氮化钛合金平板的研究结果表明:(1)纯氮气环境中激光气体氮化随基材运动速度减小氮化层横截面依次出现半球形、指状、多指状及W形四种典型形貌,这四种形貌的对流线均很明显,对流主导激光气体氮化的氮传输过程;稀释氮环境中氮化层横截面形貌与纯氮气环境中有较大差别,随氮氩比例减小对流线逐渐消失,扩散主导氮传输过程。但氮氩比例低至5%时,熔池流动行为发生突变,对流作用增强并主导氮传输过程,氮化层截面形貌转变为半球形形貌。总体而言,无论何种氮化气氛,理想的氮化层横截面形貌为半球形形貌。(2)在纯氮气环境中激光气体氮化时,随激光功率增大或运动速度与焦距两者中的一个减小,氮化层熔深和熔宽均呈增大趋势,成形系数减小;随氮气流量增大,氮化层熔深和熔宽先减小然后趋于定值,成形系数呈增大趋势;喷嘴距对氮化层几何尺寸的影响总体不大,但对表面成形质量影响很大。在稀释气体中氮氩比例在100%-18%之间减小时,氮化层熔宽基本不变,熔深先增大后减小,但氮氩比例低至5%时熔深反而增大。(3)纯氮气环境中随激光功率或气体流量增大以及运动速度或焦距减小,氮化层表面颜色由暗变亮,但热输入过大时氮化层表面变成银白色;稀释氮环境中随氮氩比例减小,氮化层表面颜色先由明亮的金黄色逐渐变暗且颜色加深后逐渐变为银白色。纯氮气环境中热输入较大时氮化层出现光滑区和粗糙区,而热输入不足时氮化层表面变粗糙;稀释氮环境中氮化层均出现光滑区和粗糙区,随氮氩比例减小光滑区出现波纹状结构,但当氮氩比例低至5%时,氮化层表面变光滑。(4)纯氮气环境中制备的单道氮化层表面产生纵向和横向裂纹,氮化层横截面上产生贯穿氮化层终止于基材的纵向裂纹,而多道搭接氮化层中不可避免的出现网状交织裂纹;稀释氮环境中随氮氩比例减小,单道和多道搭接氮化层中的裂纹减少,当氮氩比例低至5%时,由于氮化层硬度降低且氮化层组织由马氏体组成,能够完全消除单道和搭接氮化层中的裂纹。(5)在纯氮气和稀释氮环境中进行激光气体氮化,氮化层与基材均实现良好的冶金结合,氮化层组织由树枝晶和针状马氏体组成。随氮氩比例减小,氮化层中树枝晶的含量逐渐减小,针状马氏体逐渐增多,当氮氩比例降至5%时,氮化层由针状马氏体组成。纯氮气环境中氮化层硬度及氮化层由表及里的硬度梯度最大,随氮氩比例减小氮化层硬度及硬度梯度减小,由于工艺参数影响树枝晶的面积分数、树枝晶形貌、分布、尺寸以及物相从而影响氮化层硬度。(6)当激光功率为1400 W,板材运动速度在3-20mm/s范围,焦距为280-285 mm,气体流量为25-30 L/min,喷嘴距为3-5 mm,氮氩比例为5%,搭接率为38%时可获得层深大于500 um,表面硬度大于600 HV,表面成形良好,无裂纹的搭接氮化层,满足叶片技术要求。(7)激光气体氮化钛合金可使其耐磨性较基材大幅提高。对比了半导体激光器和光纤激光器的工艺特性及氮化层性能,结果表明半导体激光器的最优工艺规范也适用于光纤激光器。针对大型钛合金叶片自主设计了叶片定位夹具,并通过优化工艺,编程机器人,规划氮化路径,采用光纤激光器基于机器人控制实现了大型钛合金叶片样片的表面氮化。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2019-03-14)
姚燕生,陈庆波,汪俊,陈雪辉,袁根福[9](2018)在《氮化硅陶瓷水射流辅助激光精密加工》一文中研究指出为解决工程陶瓷在激光加工中的表面质量问题提出了溶液辅助激光加工方法,首先在综合国内外有关研究的基础上,分析了激光穿越水层的能量传输、激光作用水下固体物质的热传导和静水及水射流辅助激光加工的作用机理;搭建了旁轴射流与超声振动辅助激光复合加工系统,开展了不同加工条件下氮化硅陶瓷刻槽对比试验。借助扫描电子显微镜检测分析激光刻蚀槽体形貌,运用激光共聚焦显微镜观测了槽体截面轮廓。研究表明,水射流辅助激光加工氮化硅陶瓷,因激光穿越水层、水的对流冷却等作用减少了激光烧蚀材料的有效能量,刻蚀深度有所降低;同时由于水层的存在改变了加工区域能量分布,使得槽口变宽。当激光电流200A、频率50Hz、脉宽0.6ms时刻槽深度相对减小30%,宽度增大21%。水与氮化硅在激光作用下的会发生水解等效应,且水蒸汽、材料蒸汽、熔融粒子、气泡等沿水流动方向被带走,有利于表面质量的提高,综合效果良好。(本文来源于《光学精密工程》期刊2018年11期)
童庆,陈泉志,莫秋凤,董婉冰,蒋智秋[10](2018)在《预置Ti粉对激光氮化TC4涂层组织及性能的影响》一文中研究指出采用直接激光氮化及表面预置1 mm钛粉后再激光氮化两种工艺在TC4合金表面制备了涂层。通过XRD和带能谱仪(EDS)的场发射扫描电镜(SEM)分析了涂层的物相结构、微观形貌和局部化学成分。由摩擦磨损试验仪、喷砂机和电化学工作站分别检测了涂层的滑动摩擦性能、抗冲蚀磨损性能以及电化学腐蚀性能。结果表明:两种工艺制备的涂层主要由TiNx(x=1、0.98和0.90)树枝晶、α-Ti片状晶及表面TiO2组成。经激光氮化处理后TC4合金的抗滑动摩擦、抗冲蚀磨损和耐酸蚀性能均得到了较大的提升。其中预置粉后再激光氮化由于反应充分,获得的涂层较厚,氮含量高,成分分布均匀,其抗滑动磨擦性能较TC4合金基体及直接激光氮化的样品分别提升了5.3倍和1.3倍,稳定的冲蚀失重率比基体及直接激光氮化的样品分别降低了37%及12%,极化电阻分别提高了18 915和12 537Ω。(本文来源于《中国表面工程》期刊2018年05期)
激光氮化论文开题报告
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
氮化硅陶瓷具有耐高温、耐腐蚀和耐磨损等优异性能,可应用于金属材料和高分子材料难以胜任的极端工作环境。但具备这些优良特性的同时也给其加工带来了不便,传统的磨削加工方法效率低,设备损耗严重,激光辅助加工为其提供了一种新途径。将等离子体光谱法和显微成像法相结合,对脉冲激光辐照氮化硅陶瓷的损伤阈值进行了测量,并分析了损伤机理。实验选用热压烧结氮化硅陶瓷为靶材,参考ISO21254国际损伤阈值测试标准搭建试验系统,采用1-on-1法利用Nd~(3+)∶YAG固体脉冲激光分别在纳秒和微秒脉宽下辐照氮化硅陶瓷,两种脉宽分别选取10个能量密度梯度进行激光辐照,每个能量密度辐照10个点。利用光纤光谱仪采集光谱信息,利用金相显微镜获取显微图像信息,将光谱结果与显微成像结果对比分析,发现纳秒脉宽下材料一旦损伤光谱上就会出现等离子体峰,通过分析光谱中等离子体峰,元素指认是否含有材料中特征元素即可判断损伤,为了区别空气电离击穿同时测量了空气等离子体光谱对比分析剔除干扰。微秒脉宽下显微图像观察到刚开始损伤时,光谱中只出现较强热辐射谱线并未出现等离子体谱线,进一步增加激光能量密度,光谱中会出现少量等离子体峰,因此不能直接以等离子体峰判断材料损伤阈值。利用金相显微镜观察损伤形貌,纳秒脉宽下在损伤区域内部观察到明显的烧蚀冲击状损伤,光谱呈现出大量等离子体谱线,说明纳秒激光辐照氮化硅损伤机制主要为等离子体冲击波引起的力学损伤效应。微秒脉宽在辐照区域边缘发现热烧蚀痕迹,损伤区内观察到大量熔融物,出现明显热辐射光谱,说明微秒激光辐照氮化硅损伤机制主要是由于长脉宽热积累引起的热损伤效应,随着能量密度增加热辐射谱上迭加有等离子体峰,等离子体峰值强度与损伤程度一致。利用零几率损伤阈值法对两种方法测得结果进行了拟合,分析发现等离子体光谱法更适用于纳秒脉宽下损伤阈值测量,得到结果为0.256 J·cm~(-2);显微成像法适用于微秒脉宽下损伤阈值测量,得到结果为6.84 J·cm~(-2)。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
激光氮化论文参考文献
[1].孙信阳,韩鹏彪,岳赟,付凯,李建辉.新型TiZrAlV合金激光气体氮化涂层的组织演变及其性能[J].河北工业科技.2019
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[10].童庆,陈泉志,莫秋凤,董婉冰,蒋智秋.预置Ti粉对激光氮化TC4涂层组织及性能的影响[J].中国表面工程.2018