激光在材料中的应用
激光在材料制造中的应用
激光在材料制造中的应用随着科技的不断进步,激光逐渐成为材料制造领域中重要的工具之一。
激光具有高能量、高精度、高可控性、高可重复性等优势,可以在材料加工过程中实现高效、精确和多样化的加工效果。
在下面的文章中,我们将探讨激光在材料制造中的应用。
1. 激光切割激光切割是激光在材料制造中最常见的应用之一。
激光可以切割各种材料,如钢板、铝板、铜板、不锈钢、陶瓷等。
激光切割的好处在于精度高、速度快、无需物理接触等,适用于各种材料的高质量切割。
2. 激光焊接激光焊接是另一种广泛应用于材料制造中的激光技术。
激光焊接可以实现高精度和高速度的焊接,可以应用于各种材料的焊接,如金属、塑料、玻璃、陶瓷等。
激光焊接的好处在于焊缝质量高、焊接速度快、对材料损伤小等,因此被广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗等领域。
3. 激光切割机激光切割机是一种广泛应用于材料制造的机械设备。
激光切割机可以实现自动化生产过程,加工效率高、操作简单、切割精度高等。
激光切割机被广泛应用于汽车、电子、航空航天等领域。
4. 激光雕刻激光雕刻是激光在材料制造中的一种较为小众的应用。
激光雕刻可以实现对各种材料的精细雕刻,如木材、玻璃、塑料、石材等。
激光雕刻的好处在于雕刻精度高、速度快、形状多样化等,因此被广泛应用于艺术品、礼品等领域。
5. 激光3D打印激光3D打印是近年来比较热门的激光技术应用之一。
激光3D 打印可以实现对各种材料的三维打印,如金属、陶瓷、塑料、纸张等。
激光3D打印的好处在于打印速度快、打印精度高、构造多样化等,因此被广泛应用于航空航天、医疗、研究等领域。
总结通过上述的介绍,我们可以看到激光在材料制造中应用广泛,可以实现各种高效、精准、多样化的加工效果。
随着科技的不断进步,激光技术将会在材料制造中扮演越来越重要的角色。
激光技术在材料检测中的应用
激光技术在材料检测中的应用激光技术这玩意儿,在材料检测领域那可真是神通广大!就说我之前遇到的一件事儿吧,有一次去一个工厂参观,看到他们正在检测一批金属材料。
以往那种传统的检测方法,又慢又不准确,工人们都愁眉苦脸的。
可自从用上了激光技术,那场面完全不一样了!激光技术在材料检测中的应用,首先就得提到它的高精度。
这可不是吹的,它能够检测到材料表面极其微小的缺陷和瑕疵,哪怕是头发丝那么细的裂缝都逃不过它的“法眼”。
比如说检测一块钢板,传统方法可能只能发现比较明显的破损,可激光一照,哪怕是钢板内部细微的结构变化都能给你揪出来。
而且啊,激光检测速度那叫一个快!还记得那次在工厂,以前检测一批材料得花上好几天,现在用激光技术,几个小时就搞定了。
这效率,简直让人大开眼界!激光技术还能实现非接触式检测。
这意味着啥?就是不用直接接触材料,就能完成检测。
想象一下,要是检测一些珍贵的、易碎的或者是高温的材料,传统方法一接触可能就把材料弄坏了或者影响检测结果。
但激光技术就不用担心这个,远远地一照,啥情况都清楚了。
另外,激光技术在检测材料的化学成分方面也有一手。
它可以通过分析材料对激光的吸收和散射情况,来确定材料中各种元素的含量。
这就好比是给材料做了一个“化学体检”,能准确地知道里面都有啥“营养成分”。
再说说激光技术在检测材料硬度方面的厉害之处。
它可以迅速而准确地测量出材料的硬度值,让你一下子就知道这材料够不够结实,能不能经受住使用中的考验。
还有啊,激光技术在检测材料的粗糙度上也表现出色。
就像我们平时看到的一些表面光滑的材料,用激光一测,就能知道到底有多光滑,是不是达到了要求的标准。
总之,激光技术在材料检测中的应用,真的是给这个领域带来了翻天覆地的变化。
就像那次在工厂看到的,因为有了激光技术,生产效率提高了,产品质量也更有保障了,工人们也都乐开了花。
相信在未来,激光技术还会不断发展,在材料检测中发挥更大的作用,让我们的生活变得更加美好!。
激光加工技术在材料制造中的应用
激光加工技术在材料制造中的应用第一章:激光加工技术概述激光加工技术是一种以激光束为切割或溶解工具的高精度制造技术。
该技术的优点是无接触、高精度、快速加工和良好的可重复性。
这种技术已被广泛应用于加工各种不同类型和硬度的材料。
第二章:激光加工技术在材料制造中的应用2.1 金属材料制造激光是一种理想的金属材料切割和焊接工具。
激光的高能量密度可以轻松地穿透制造材料,使它们在必要时能够精确地切割和成型。
激光切割技术主要应用于制造汽车、建筑、电子和机械工程中的不同部件。
同时,激光焊接技术也广泛应用于制造金属构件,例如涡轮机组件、飞机零件和船舶构件,以及其它在工程结构中需要连接的金属部件。
2.2 塑料材料制造激光加工技术可以应用在塑料零件的切割和成型中。
激光可以切割出不同形状和尺寸的塑料件,以及微型的电子设备组件。
在科学实验和医学研究领域,激光雕刻器也被广泛应用于制作小型实验标本和医学器械。
2.3 光学材料制造激光加工技术可以应用于光学材料的制造过程中,如制造平面和球面镜子、棱镜、滤光器等光学元件。
激光加工技术的高度准确性,使得它可以生产精确的光学元器件,以满足高精度制造的需求。
2.4 电子材料制造激光加工技术也可以广泛应用于电子材料制造过程中。
激光切割技术可以制作不同形状和尺寸的电子元件,例如太阳能电池、LED器件、半导体芯片等。
同时,激光加工技术也可以应用于电子器件的组装和连接中。
第三章:激光加工技术的发展趋势激光加工技术的发展一直在进行中,主要趋势可以概括为以下几点:3.1 更大功率,更高速度随着激光技术的不断发展,越来越强大的激光器被开发出来。
这些高功率激光器可以进行更快速度的切割和熔化过程,从而提高了制造的效率。
3.2 更高的精度激光加工技术的精度仍然是发展的一大瓶颈。
因此,激光系统需要更高的精度,以满足新兴制造领域的需求,例如在微电子领域中使用更小的器件和更高密度的集成电路。
3.3 更多样化的应用激光加工技术不仅可以应用于材料制造,在医学、美容等领域中也得到了广泛应用。
激光技术在材料表面处理中的应用
激光技术在材料表面处理中的应用随着科学技术的发展,激光技术已经成为现代产业化生产和科学研究领域中不可或缺的一种重要手段。
作为一种高能量密度的光束,激光的应用领域十分广泛,从原子物理到生物医学,都有激光的身影。
在材料领域,激光技术也具有独特的优势,特别是在材料表面处理中的应用,可以帮助优化材料表面性能并提高材料的使用寿命。
一、激光技术在表面改性中的基本原理激光技术在材料表面处理中的应用,主要是通过激光与材料表面的相互作用来实现的,其基本原理是激光的高能量密度可以激发材料表面的原子和分子,使其发生化学、物理、热力学等方面的变化。
具体地说,可以通过以下几种方式实现材料表面改性:1. 激光熔覆(Laser cladding):激光对工件表面进行扫描,使其局部区域的温度升高,材料表面开始熔化,在划定的熔化区域内加入合适的材料粉末,激光和粉末共同作用下,在工件表面形成一层新材料,使其表面性能发生变化。
2. 激光表面取样(Laser surface modification):激光瞄准材料表面,通过光热相互作用,使表面材料脱除一层钝化层,进而暴露出活性原子,修改表面化学性质并增加表面粗糙度和表面活性,从而提升材料的附着性、耐磨性和耐腐蚀性等表面性能。
3. 激光刻蚀(Laser etching):激光在材料表面划出图案、文字或图像,因为激光线的有效能量密度特别高,在表面材料上形成一定的切迹,从而实现表面形貌、颜色的微细调整。
特别是在制造微电子领域,激光刻蚀技术具有广泛应用。
到这里,读者应该对激光技术在材料表面处理中的基本原理和方式有了大概的了解。
下面,我们来说说激光技术在材料表面处理中的具体应用。
二、激光技术在材料表面处理中的应用实例(1)激光表面取样改性激光表面取样改性是通过激光加热局部区域,使其超过材料的熔点,从而使材料表面瞬间升温,并脱除表面氧化层,从而获得更好的表面附着性能和低粘附性。
例如,有研究发现,对于钢材,在激光处理后的表面粗糙度显著增加,疏水性油(切削液)的接触角也大幅度提高。
激光技术在金属材料加工工艺中的应用
激光技术在金属材料加工工艺中的应用1. 引言1.1 激光技术在金属材料加工工艺中的重要性激光技术是一种高精度、高效率的加工方法,在金属材料加工领域发挥着重要作用。
激光加工具有非接触性、高能量密度、高速度和高精度等优点,可以实现对金属材料的精密加工和微细加工。
在金属材料加工中,激光技术可以实现各种加工工艺,如切割、焊接、打印、表面处理和热处理等,为金属制造业提供了多种解决方案。
激光技术在金属材料加工工艺中的重要性体现在以下几个方面:激光加工具有高能量密度和可控性,可以实现对金属材料的高精度加工,提高加工质量和加工效率;激光加工具有非接触性,可以减少材料损失和减少工具磨损,有利于提高金属材料利用率和延长设备寿命;激光加工具有高速度和高效率,可以节约成本和减少能源消耗,提高金属加工的经济效益和环保效益。
激光技术在金属材料加工工艺中的重要性不言而喻,已经成为当今金属加工行业不可或缺的重要技术之一。
随着激光技术的不断发展和创新,相信其在金属材料加工中的应用前景将更加广阔。
1.2 激光技术的发展历史激光技术的发展历史可以追溯到上世纪50年代。
1958年,美国的肯尼斯·荣特根发明了世界上第一台激光器,标志着激光技术的诞生。
随后,激光技术经过不断的发展和完善,逐渐应用于各个领域,包括金属材料加工工艺。
在激光技术发展的过程中,人们逐渐发现了激光在金属材料加工中的巨大潜力。
激光技术能够实现高精度、高效率的金属材料加工,不仅可以减少加工时间和成本,还可以提高产品的质量和精密度。
激光技术在金属材料加工工艺中扮演着非常重要的角色。
随着科技的不断进步和激光技术的不断完善,激光在金属材料加工中的应用范围也在不断扩大。
从最初的激光切割技术到目前的激光焊接、激光打印、激光表面处理以及激光热处理技术,激光技术已经成为金属材料加工中不可或缺的重要工具。
激光技术的发展历史为金属材料加工工艺的进步提供了重要的技术支持,同时也为未来激光技术在金属加工领域的应用打下了坚实的基础。
激光与物质相互作用的应用及原理
激光与物质相互作用的应用及原理1. 引言激光技术作为一种高度聚焦、高能量密度、单色性好的光源,其与物质相互作用的应用领域越来越广泛。
本文将介绍激光与物质相互作用的一些应用及其原理。
2. 材料加工激光在材料加工领域具有广泛的应用。
激光通过聚焦后的高能量密度,可以对各种材料进行切割、打孔、焊接等加工操作。
以下是激光材料加工应用的一些原理:•切割:激光加工中最常见的应用之一。
激光通过高能量聚焦,使材料发生熔化或气化现象,从而实现切割作业。
•打孔:激光束通过高能量聚焦,使材料在被烧蚀的同时发生熔化,从而形成孔洞。
•焊接:激光通过高能量聚焦,使材料局部熔化,然后冷却后形成焊缝。
激光材料加工的优势主要体现在精度高、速度快、热影响区小等方面。
3. 激光医学应用激光在医学领域的应用也十分广泛。
激光手术是一种非侵入性的治疗方法,可用于切除、蒸发和凝固组织。
以下是激光医学应用的一些原理:•激光手术:激光通过高能量聚焦,可以切割和蒸发生物组织。
激光手术具有创伤小、出血少和恢复快的特点。
•激光美容:激光可以用于美容领域中的病症治疗、皮肤重建和皮肤再生等方面。
•激光疗法:激光通过对病人身体组织的照射,可用于治疗多种疾病,如肿瘤、静脉曲张等。
激光医学应用的优势主要体现在精准治疗、创伤小、恢复快等方面。
4. 激光测量技术激光测量技术是利用激光与物体相互作用的原理进行测量的一种精确测量方法。
以下是激光测量技术的一些应用:•激光雷达:通过利用激光束对目标物体进行扫描,可以测量目标物体的距离、速度和位置等信息。
•激光测距仪:通过测量激光束从发射到接收的时间来计算距离,可用于测量远距离。
•激光显微镜:利用激光对样品进行照射,可以实现高分辨率、高对比度的显微观察。
激光测量技术的优势主要体现在测量精度高、非接触式测量、适用于各种物体等方面。
5. 激光通信技术激光通信技术是利用激光将信息传输的一种无线通信技术。
以下是激光通信技术的一些原理:•光纤通信:利用激光将信息通过光纤传输,具有大带宽、抗干扰能力强等特点。
激光的应用
激光的应用
激光在现代工业、医疗、通讯、安防等领域有着广泛的应用。
下面就来介绍一下激光
的应用。
1、工业加工
激光在材料加工领域有着广泛的应用,例如切割、钻孔、焊接、表面处理等。
利用激
光的高能量密度、高精度和高速度的特点,可以实现高效的加工方式,从而提高了生产效率。
同时,激光加工还可以避免机械加工的振动和磨损,减少加工失误,因此被广泛应用
于轻工、机械、电子、汽车等领域。
2、医疗设备
激光在医疗设备方面有着重要的应用,例如激光治疗、激光手术、激光照射等。
目前,激光在医学领域的应用主要涉及眼科、皮肤科、牙科、妇科等方面。
比如激光近视手术可
以有效地纠正近视,激光去皱可以有效地消除皮肤细纹和皱纹等。
由于激光具有创伤小、
恢复快等优点,因此成为医疗行业中的一种重要手术工具。
3、通讯
激光在通讯领域也有着广泛的应用,尤其是在光通讯方面。
与传统的电缆传输相比,
光纤传输可以实现更高的速度和更远的距离。
而激光则是驱动光纤传输的关键。
激光的高
频率、高精度和高带宽,使得它可以实现数据传输中的高速、高质量和高可靠性。
因此,
激光已经成为了现代通讯中不可或缺的一部分。
4、安防监控
激光在安防监控领域也有着广泛的应用,例如激光雷达、激光测距仪等。
利用激光的
特点,可以在较长的距离范围内实现精确的距离测量和三维成像,从而帮助监控系统进行
准确的目标跟踪和识别。
此外,激光还可以被用于红外夜视和热成像等技术中,使得监控
范围更加广泛和准确。
激光在材料科学中的应用
激光在材料科学中的应用材料科学是一门多学科交叉的学科,涵盖了化学、物理、机械、电子、生物等多个领域。
近年来,在材料科学领域中,激光技术正在被越来越广泛地应用。
激光具有高功率密度、能量聚焦、高效率等特点,既可以实现微观加工,也可以进行宏观切割。
在材料科学中,激光不仅可以用于合成材料、制备材料和成功材料,还可以用于材料表面的改性和加工。
一、激光在材料制备中的应用在材料制备中,激光技术可以实现高精度、高效率、环保的过程控制。
例如,激光化学气相沉积技术(LPCVD)是用激光控制气体流量和反应温度来进行薄膜的制备,可以实现低温合成、高质量和高速制备。
此外,激光也可以用于材料的快速成型。
3D打印技术中的激光烧结成型(SLM)技术,就是一种利用激光来进行精细加工的方法。
通过不断烧结、紧密结合和加工,可以实现相对复杂的三维结构的构建。
二、激光在材料改性中的应用激光在材料改性中的应用很广泛。
例如,利用激光可以刻蚀材料表面,形成一定深度的纳米结构和纳米孔洞,从而改变材料表面的吸附性、润湿性和疏水性等特性,提高材料表面的生物兼容性;又比如,利用激光可以在材料表面形成氧化层、碳化层和氮化层等,从而改变材料表面的化学成分和组织结构,提高材料表面的性能、强度和硬度等等。
三、激光在材料加工中的应用激光在材料加工中的应用是最为广泛的。
利用激光可以对材料进行高精度的切割、打孔、划痕、铆接、焊接等等,打破了传统加工方法对材料的侵蚀性。
例如,利用激光可以对金属板材进行定位和切割,实现高质量零件的切割,同时也可以加速工艺的完成,提高生产效率。
此外,利用激光可以在精密零件的加工过程中,大大降低废料的产生量,也极大地提高了加工质量和工作效率。
四、结论总之,激光技术在材料科学中的应用正在逐步得到发展和完善。
此外,需要指出的是,虽然激光技术的应用范围很广,但是在实际应用中,也存在一些问题,如加工效率低、精度不足、材料损伤等等。
为了更好地应用激光技术,还需要进一步提高激光加工的质量和效率,同时也需要加强对激光技术的研究和开发工作。
激光技术在材料加工中的应用研究
激光技术在材料加工中的应用研究随着科学技术的发展,激光技术作为一种非常先进的科技手段,已经被广泛应用于很多领域,其中之一就是材料加工。
激光加工技术可以在宏观上有效地改善加工质量,同时在微观上也能够对材料的性能进行调整,从而实现精确的加工和定制,成为材料加工技术的一大热点之一。
1. 激光切割激光切割是激光加工技术最常见的应用之一。
传统切割技术由于加工难度较高,容易出现变形等缺陷,在样品加工效率,工艺与成本等方面都受到了一定程度的限制。
与传统切割技术相比,激光切割具有出色的加工精度、加工速度和产品质量。
通过激光切割技术可以在不破坏原材料物的情况下,对任意尺寸和形状的材料进行精确切割。
同时激光切割也能够大幅提高加工质量,实现一次性加工成型的目标。
2. 激光打标除了切割,激光加工技术还可以应用于激光打标。
激光打标是采用激光高温烧蚀材料表面得到指定形状或图案的刻纹方式。
与传统的刻划外观方式相比,激光打标技术具有铭刻速度快、质量优、传输方便等优点。
通过激光打标技术可以轻松地刻表盘、标志、图像、二维码以及LOGO等。
3. 激光焊接激光焊接是指采用激光束作为热源,通过向材料表面直接注入能量,使材料在瞬间受热并熔化,然后通过材料表面张力等相互作用力均匀的接合。
与传统的焊接方式比较,激光焊接技术在最终的焊接质量、焊缝的外观、表面光洁度、限制线宽度方面都具有很大的改善。
同时,其还具有简单强大的操作特性,能够在更短的时间内得到更高的生产效率,并优化产品的质量。
4. 激光钻孔激光加工技术还可以应用于激光钻孔。
传统的钻孔方式通常会出现较大的误差和摩擦,同时在通孔时较易出现断切或中心,这些缺陷都会影响工作的效率和产品的质量。
通过激光钻孔不仅可以减少误差,还能够钻出更小的孔,提高效率和工艺水平。
同时,激光加工技术也逐渐展现出在材料加工技术中所具备的重要性,成为改进现有工艺、开展新型产品加工、培养材料加工人才的新途径,吸引着越来越多的材料加工企业的目光。
激光在材料加工中的应用
激光在材料加工中的应用随着科学技术的不断进步和发展,激光逐渐成为了材料加工领域中不可或缺的工具。
激光具有高度的聚焦性和能量浓度,可以对材料进行高精度的加工,广泛应用于切割、焊接、打孔和表面处理等领域。
本文将分别从激光切割、激光焊接、激光打孔和激光表面处理四个方面,探讨激光在材料加工中的应用。
一、激光切割激光切割是激光在材料加工中最为常见的应用之一。
激光切割通过激光束的高能量浓度将材料局部加热至沸腾或熔化状态,然后利用气体喷射将融化的部分吹掉,以实现切割的目的。
激光切割具有高效、精确和灵活性强的特点,可以对金属、塑料和木材等材料进行切割。
在工业生产中,激光切割广泛应用于汽车、航空航天和电子产品等领域,为生产提供了高效的解决方案。
二、激光焊接激光焊接是利用激光束的高能量浓度将材料的表面加热至熔化状态,然后通过固态相互扩散实现焊接的过程。
与传统的焊接方法相比,激光焊接具有焊缝狭窄、热影响区小和焊接速度快等优势。
激光焊接广泛应用于汽车、船舶和航空航天等领域,提高了焊接质量和生产效率。
三、激光打孔激光打孔是利用激光束的高能量浓度将材料的局部加热至融化状态,然后通过气体喷射将融化的部分吹掉,形成孔洞的过程。
激光打孔具有速度快、孔洞质量好和适用于多种材料等特点。
激光打孔广泛应用于电子元件、纺织品和皮革制品等领域,满足了不同领域对精细加工的需求。
四、激光表面处理激光表面处理是利用激光束的高能量浓度对材料表面进行改性的过程。
激光表面处理可以通过激光熔化和激光热喷涂等方法,改善材料的表面硬度、耐磨性和腐蚀性能。
激光表面处理广泛应用于汽车零部件、模具和塑料制品等领域,提高了产品的质量和寿命。
综上所述,激光在材料加工中具有重要的应用价值。
激光切割、激光焊接、激光打孔和激光表面处理等技术的发展,为材料加工提供了高效、精确和灵活的工具。
未来随着激光技术的不断突破和创新,相信激光在材料加工中的应用将进一步拓宽,为各个领域的生产和发展提供更多的可能性。
脉冲激光的原理及其在材料加工中的应用
脉冲激光的原理及其在材料加工中的应用激光技术是现代工业中广泛应用的一种高新技术,其中脉冲激光是一种特殊的激光。
它具有高功率、高频率等特点,广泛应用于制造业,特别是材料加工领域。
本文将介绍脉冲激光的原理及其在材料加工中的应用。
一、脉冲激光的原理脉冲激光的原理是利用激光器产生一个瞬间高能量密度的脉冲,使能量集中在非常短的时间内照射在工件表面,导致局部区域的温度升高,从而实现对工件的材料加工。
在实际激光加工中,激光器发射出的激光束被准直透镜聚焦后,形成了一个非常小的光斑。
它能够集中激光能量到微小的区域,使得被照射区域的温度迅速飙升,到达千万摄氏度以上。
这种高能量密度的激光能力在很短的时间内就熔化或蒸发掉任何材料,使之成为理想的加工手段。
二、脉冲激光在材料加工中的应用1.激光切割激光切割是一种常用的脉冲激光加工方式,可以用于切割金属和非金属材料。
在此过程中,激光能够在非常短的时间内蒸发掉部分材料,使得切割边缘十分平滑。
激光切割可以用于汽车零件、电子产品等的制造。
2.激光钻孔激光钻孔是另一种脉冲激光加工方式,可以用于钻孔各种材料,包括硬质金属。
激光钻孔、尤其是对于一些难以用传统工具进行加工的材料来说,具有更为突出的优势,比如,激光能够钻穿薄板、玻璃、陶瓷等材料,并将表面烧焦、蒸发掉。
这种技术已许多领域得到了广泛应用,例如医疗、电子、半导体等领域。
3.激光打标激光打标是一种常用的脉冲激光加工方式,可以用于制造业、电子工程、机械加工等领域。
这种技术是通过脉冲激光照射在物质表面,利用高温使物质表面氧化、还原或者融化从而形成各种标记。
在此过程中,光斑直径不超过0.01毫米,如此小的光斑能够呈现出物质表面上复杂、精细的标记图案。
4.激光焊接激光焊接是一种广泛应用于制造业的新型焊接方式,可以用于焊接非常厚的材料,如:合金钢、铝材等。
在此过程中,激光能够快速加热两个被焊接的材料,使其迅速熔化,当冷却后材料就被连接在一起了。
激光在材料加工中的应用
激光在材料加工中的应用激光是一种高能光束,具有单色性、方向性、相干性和高功率密度等特点。
它是一种先进的加工工艺,可以在不接触或间接接触的情况下对物体进行加工,被广泛应用于各个领域,特别是材料加工领域。
在本文中,我们将深入了解激光在材料加工中的应用。
一、激光切割激光切割是激光加工技术中最常见的一种,它的处理困难度和裁切效果都是传统机械制造方式无法比拟的。
激光切割将光束集中于一点,通过高能激光束对材料进行局部熔化和蒸发,从而实现对材料的切割。
激光切割的优点在于其能够实现高精度、高速度、节约时间和成本等多种效果。
因此,它广泛应用于汽车、航天、电子、医疗器械等各种行业。
二、激光焊接激光焊接是一种无接触的紧密连接方式,是利用高能激光束进行加热,使连接区域的材料达到熔化状态,然后冷却形成焊接。
激光焊接相对于常规的焊接方法具有焊缝小、形变小、连接强度高和热影响区域小的特点,适用于金属板材、塑料、电子元件、精度光学元件等的制造。
因此,激光焊接也被广泛应用于汽车、电子、医疗器械等行业。
三、激光打标激光打标是全数字化的加工过程,它是用高能精准激光束进行标记或者刻划,将文字、图案、编码等信息标记于产品表面,以达到防伪、追溯、美化等目的。
激光打标有点是标记结果精确、清晰、不易脱落或掉色,可以适应多样化形状和材料的产品,用于钢材、有色金属、塑胶、陶瓷、玻璃、硅胶等多个材料的标记。
因此,激光打标被广泛应用于餐具、酒瓶、手机、电子元器件、机械设备等行业。
四、激光打孔激光打孔是通过把光束聚焦成极小的点,利用激光束的高能量密度热效应在材料上形成一个小孔,适用于薄板、硬质材料和复杂形状的物体。
激光打孔具有高加工精度、孔径小和表面较平滑的特点,适用于钢材、铝材、合金、金属等材料打孔。
激光打孔的应用范围广泛,如自动化生产线、通风管道、加油管道、车身板材等,其中贵金属、微细孔、精密五金等领域应用尤为广泛。
五、激光清洗激光清洗是一种金属表面湍流流场剥离污染物的新型技术。
激光在材料制造中的应用及发展
激光在材料制造中的应用及发展人类在现代科技发展的历程中,不断探究化学、物理、工程等多个领域,从而诞生了许多革命性的新技术,其中激光技术一直备受推崇。
激光以其独特的性能和成像方式,在制造、医疗、通信等领域都有广泛的应用。
在材料领域,激光技术的应用更是深刻和丰富,实现了材料加工和制造的高精度、高质量、高效率等特点。
随着激光技术的不断完善和发展,它必定会在各个领域持续发挥着大力的作用。
一、激光在材料加工中的应用1. 激光切割技术激光切割技术是指使用激光束来熔化工件表面,再利用气流将其吹掉,从而达到切割材料的目的。
激光切割技术具有切割精度高、自动化程度高、处理速度快等优点,应用广泛。
在金属板材、玻璃、陶瓷等材料的制造和加工中,激光切割技术尤为重要和普遍。
2. 激光打标技术激光打标技术是指利用激光将材料表面材料氧化或气化,达到打印、刻字、划线等目的。
激光打标技术具有成本低、精度高、印刷速度快等优点,应用广泛。
在食品包装、纸张、汽车、电子等领域都有广泛的应用。
3. 激光焊接技术激光焊接技术是指利用激光束对工件局部高温熔化,而后融合在一起。
相对于传统焊接技术,激光焊接技术具有精度高、焊接质量好、操作稳定等优点,应用广泛。
在汽车、航空、半导体、医疗设备等行业,激光焊接技术都有重要应用。
二、激光在材料制造中的应用1. 激光烧结技术激光烧结技术是将粉末通过高温烧结成具有一定形状和性能的材料。
相对于传统的烧结技术,激光烧结技术具有能量浓度高、加热速度快等优点,可以制造金属材料、陶瓷材料、塑料等多种材料。
2. 激光三维打印技术激光三维打印技术是一种先进的材料制造技术,可以通过添加材料的方式建立三维对象。
激光三维打印技术的优点在于:速度快、精度高、有效减少废料等,应用范围广泛。
在航空、医学、汽车等领域的应用非常广泛。
三、激光技术的未来发展激光技术作为一种与时俱进的科技,未来的发展趋势仍然有着广泛的前景。
目前,激光技术的领域已经开始拓宽,如在太阳电池、LED、生命科学等诸多领域,也有了新的应用。
激光在材料加工中的应用
激光在材料加工中的应用激光技术是一种高科技的发展方向,它的应用范围十分广泛,涉及半导体、光电、医疗、工业等众多领域。
其中,激光在材料加工中的应用已经成为了现代加工技术的一大热点和重要方向。
本文将介绍激光在材料加工中的应用情况,以及它的相关技术特点和未来发展趋势。
一、激光加工技术是将激光束引导至工件表面所形成的焦点位置进行加工的一种工艺。
在材料加工应用方面,激光可以通过特定的加工方式来对材料进行切割、焊接、钻孔等加工工艺,从而实现高效率、高质量的材料加工。
目前,激光在材料加工领域已经成为了一种十分重要的新型加工技术。
1.激光切割激光切割技术是将激光束对工件进行切割的一种工艺。
相比传统加工工艺,激光切割具有加工速度快、热影响区小、加工精度高等优点,从而成为了热切割领域中不可替代的一种技术。
激光切割技术被广泛应用在金属、合金、玻璃等材料的切割领域。
2.激光焊接激光焊接是指将激光束直接照射到工件上进行加工的一种工艺,通过焊接将工件部件连接在一起。
激光焊接技术具有加工速度快、精度高、热影响区小、加工效果好等优点,因此在汽车、造船、军工等行业得到了广泛的应用。
3.激光钻孔激光钻孔是指将激光束照射到工件表面,将工件钻孔的一种技术。
激光钻孔技术具有钻孔精度高、钻孔质量好、加工速度快等优点,因此在航空、汽车、电子等行业得到了广泛的应用。
二、激光在材料加工中的技术特点激光在材料加工中的技术特点十分明显,主要包括以下几点:1.精度高激光加工等精细加工通常可以到达微米级别的精度,激光加工在加工材科下热变形较小,能够保证加工精度。
2.加工速度快激光加工加工速度快,而且在激光焊接过程中,能够一次性完成一块较大的工件的焊接加工,效率高。
3.加工深度大激光加工的焦点直径可以达到几个微米到数十微米左右,加工深度可以达到几毫米。
4.适用范围广激光加工可以用于金属、非金属和复合材料的加工,具有很强的通用性。
三、未来发展趋势从技术和市场的角度考虑,预计未来激光加工技术的发展趋势如下:1.激光技术的进一步精细化未来激光加工技术的发展方向是更加精细化。
激光照射技术在材料加工中的应用
激光照射技术在材料加工中的应用越来越广泛。
这种技术的发展使得人们能够更加精细地加工各种各样的材料。
有些领域,如航空航天、医疗设备、电子器件、汽车制造等,都在使用激光加工技术。
在本文中,我将简要地介绍激光照射技术的基本原理和应用。
激光是一种高度集中的光束,它由光子构成。
这种光束具有很高的能量和非常高的光子数密度。
当光束击中物体时,它会被吸收并转化为热能。
这种热能可以用于切削、焊接、打孔、去除涂层和表面处理等各种加工操作。
激光加工的优点在于其高度定制化和准确性。
例如,激光打孔可以在较小的区域内进行,从而使材料保持完整性。
这也意味着激光加工可以用于处理高精度部件和材料。
激光切割是激光照射技术最常见的应用之一。
它在工业制造中广泛应用,例如汽车和飞机制造业。
在激光切割过程中,高能量的激光光束可以切割硬的材料,例如金属、塑料和陶瓷等。
这种方法消耗极少的能量,可以从时间和成本的角度得到更好的效益。
激光焊接是另一种激光照射技术的应用。
它与传统的焊接方法相比具有更大的优势。
激光焊接可以在一个更小的区域内进行,从而可以防止对材料和其他附近设备的有害影响。
激光焊接还可以在一些特殊材料上进行操作,这些材料现在无法通过传统焊接方法进行处理。
这种技术可以应用于电子器件、航空航天和医疗设备等领域。
激光雕刻也是激光照射技术的一个有趣的应用。
它可以在小型和精密材料上进行操作。
例如,在雕刻个性化手机壳或宝石等领域可以得到很好的应用。
这种方法需要非常细致和专注的艺术家,但是它可以作为制造和商品定制方面的工具。
总之,激光照射技术是现代材料加工任务不可或缺的工具。
它具有高精度、定制化、非接触性等优点,现在已经成功应用于多个领域。
激光技术已经成为未来工业和技术发展的新方向。
激光与物质相互作用的应用及原理
激光与物质相互作用的应用及原理激光与物质相互作用是一种重要的物理现象,广泛应用于各个领域。
在这里,我将介绍一些激光与物质相互作用的应用及原理。
首先,激光在医学领域的应用。
激光通过与生物组织的相互作用,可以实现很多医学疗法。
例如,激光手术利用激光的高能量密度和聚焦性质,对组织进行切割、焊接、凝固等操作。
激光手术在临床上广泛用于眼科、皮肤科、泌尿科等领域。
另外,激光还能实现血管瘤和白斑病的治疗。
激光通过选择性破坏异常血管或激活色素,达到治疗效果。
此外,激光还能用于激光热疗、激光激发荧光、激光诱导击贼等治疗方法。
其次,激光在材料加工中的应用。
激光加工是一种高效、精确、柔性的加工方式。
激光加工通常用于切割、焊接、打孔、打标等工艺。
此外,激光还广泛应用于微细加工,如电子元件的制造、半导体加工等。
激光与材料相互作用的原理是通过激光束的照射,使材料局部受热,从而改变其化学、物理性质。
激光加工的主要原理包括光-热转换、光致氧化、光致热解等。
再者,激光在通信领域的应用。
激光通信是一种将信息以光的形式进行传输的通信方式,其速度、容量远远超过传统的电信通信。
激光通信的原理是光的强度调制和频率调制。
激光作为光源,通过光电调制器调制光的强度或频率,将信息传输到目标点。
激光通信在短距离内可以实现高速传输的优势,广泛应用于广电、互联网、航天等领域。
此外,激光还在测量和检测领域有着广泛的应用。
激光测距仪、激光干涉仪、激光扫描仪等设备利用激光的干涉、散射、衍射等原理,实现对物体形态、距离、速度等参数的测量和检测。
由于激光具有高方向性、高亮度和高一致性等特点,因此在测量和检测领域具有独特的优势。
总结起来,激光与物质相互作用具有广泛的应用领域,包括医学、材料加工、通信、测量和检测等。
激光与物质相互作用的原理主要包括光-热转换、光致氧化、光致热解、干涉、散射、衍射等。
随着科技的不断进步和应用的不断拓展,激光与物质相互作用将继续在各个领域发挥重要作用。
超快激光技术及其在材料科学中的应用
超快激光技术及其在材料科学中的应用超快激光技术是一种前沿的科技,它以非常高的精度和速度加工材料。
超快激光技术被广泛应用于材料科学领域,在制造、表面改性、超硬材料研究、生物医药等方面都发挥着重要作用。
一、激光技术概述激光是光学、电子和量子力学等学科交叉的产物,是一种高度纯净、高能量、高聚集度、高可控性的光束。
激光技术是在激光的基础上开发出来的一种技术,它主要应用于物理、化学、材料、生物医药、信息技术等领域。
激光技术已经成为材料加工和制造的主要手段之一。
随着科技的发展,激光技术逐渐发展为超快激光技术。
这一技术具有短脉冲宽度、高峰值功率、高能量、高光束质量和高光束均匀性等优势。
二、超快激光技术的发展历程超快激光技术是以波长为物理尺度的研究,自上世纪80年代以来,随着激光技术的进步,超快激光技术也逐渐成为了激光技术领域的一个热点。
最早的激光是连续波激光和脉冲宽度数微秒的巨脉冲激光。
到了20世纪60年代,科学家们发现可以产生毫秒至纳秒级别的脉冲宽度的激光。
80年代,超快激光技术开始出现,在20年的时间里,这一技术经历了从飞秒(10-15秒)到亚飞秒(10-18秒)的发展,成为了当时激光技术的一个热点。
三、超快激光技术在材料科学中的应用超快激光技术在材料科学领域中的应用已经得到广泛的研究和应用。
其中,最重要的应用之一是在微纳加工中。
①微纳加工:超快激光技术这一应用主要基于光的非线性效应,通过纳秒、飞秒或亚飞秒的超短激光脉冲对各种材料进行高精度加工,实现微米甚至亚微米级别的细微小加工。
这样,可以制造出各种晶体管器件、光纤连接器、微电器件等微米级的微结构。
②表面改性:超快激光技术另一个重要的应用是在表面改性方面。
将超快激光照射到材料表面,可以对表面进行改性,形成各种微米级、纳米级的表面结构,如多种形态的结晶、锥形孔等,从而改变表面的特性,增强材料的机械性能、耐腐蚀性和生物相容性等。
此外,对于一些材料性质的改性,如降低材料的摩擦系数和热膨胀等性质,也都可以通过超快激光技术实现。
激光技术在材料加工中的应用
激光技术在材料加工中的应用激光技术,这玩意儿听起来是不是特别高大上?感觉像是科幻电影里才会出现的神奇东西。
但其实啊,它在咱们日常生活中的材料加工领域,那可是发挥着大作用呢!我先跟您讲讲我自己的一个小经历。
有一次我去一家工厂参观,正好看到他们用激光技术加工金属零件。
那场面,真是让我大开眼界!只见一道细细的激光束,就像一把超级精准的“光刀”,在金属材料上飞速地移动着。
所到之处,火花四溅,那瞬间产生的高温,把金属瞬间就切割或者焊接得整整齐齐。
咱先来说说激光切割吧。
这可是个厉害的角色!比如说要制作一些形状复杂、精度要求高的金属板材零件,传统的切割方法可能就会很头疼,要么切得不够准,要么边缘毛毛糙糙的。
但激光切割就不一样啦,它能够按照预先设计好的图形,精确无误地把材料切割成各种形状。
不管是圆形、方形,还是那些奇奇怪怪的曲线形状,它都能轻松搞定。
而且啊,切割的边缘那叫一个光滑平整,就跟镜子面儿似的。
激光焊接也很牛!以前的焊接方法,焊缝可能会比较宽,还容易出现气孔、裂缝这些缺陷。
但激光焊接呢,因为激光束能量集中,焊接速度快,所以焊缝又窄又牢固,而且热影响区特别小,对周围的材料影响不大。
这就好比缝衣服,传统方法缝出来的线粗粗的,还不平整;而激光焊接就像是用了最细最结实的线,缝得又精致又结实。
还有激光打孔,这也是个神奇的操作。
像那些手表里的细小零件、飞机发动机叶片上的冷却孔,用传统方法打孔可太难了,但激光就能轻松在这些又小又硬的材料上打出又细又深的孔,而且孔的形状和大小都能控制得非常精准。
在塑料加工方面,激光技术同样表现出色。
比如说,可以用激光在塑料表面进行标记,印上各种图案和文字,而且不会掉色。
还能对塑料进行雕刻,做出各种精美的造型。
激光技术在玻璃加工中也有它的独特之处。
它可以在玻璃内部进行雕刻,创造出那种立体的、美轮美奂的图案,就像是把艺术封印在了玻璃里面。
您瞧,激光技术在材料加工中的应用真是广泛又神奇。
它让我们的材料加工变得更加精确、高效、多样化。
激光热处理技术在金属材料中的应用研究
激光热处理技术在金属材料中的应用研究引言:金属材料作为一种常见的材料,广泛应用于工业生产和科学研究领域,其性能对各个行业的发展起着重要作用。
然而,传统热处理技术在一些特殊情况下无法满足要求,这就需要采用一些新的技术来改善材料性能。
激光热处理技术作为一种新兴的表面改性技术,在金属材料的处理中显示出了巨大的潜力。
本文将探讨激光热处理技术在金属材料中的应用,并讨论其对材料性能的影响。
1. 激光热处理技术简介激光热处理技术是一种利用高能激光对金属材料进行非接触式的加热处理的技术。
通过调整激光的能量密度和照射时间,可以实现对金属材料表面的快速升温和冷却。
激光热处理技术具有局部性好、加热速度快、变形小等优点,因此被广泛应用于金属材料的表面改性和性能提升。
2. 激光热处理技术在金属材料强化中的应用激光热处理技术可以通过改变金属材料的微观结构,在不改变整体成分的情况下提高材料的硬度和强度。
例如,通过激光表面熔化和淬火处理,可以在金属材料表面形成一层致密的晶须组织,从而改善材料的耐磨性和抗腐蚀性能。
此外,利用激光热处理技术还可以实现金属材料的局部强化,例如通过激光熔化和再结晶处理,在焊接接头附近提高材料的强度和耐疲劳性能。
3. 激光表面合金化技术的研究进展激光表面合金化技术是激光热处理技术的一种重要应用,它通过激光照射时的快速加热和冷却过程,将预先喷涂的合金粉末与金属基体表面进行熔化和混合,形成一层合金化的表面层。
这种技术可以改善金属材料的耐磨性、耐腐蚀性和高温氧化抗性等性能。
研究人员通过探究不同的合金粉末成分、加热和冷却速度等参数对合金化层性能的影响,逐步优化激光表面合金化技术,使之成为金属材料表面处理的有效手段。
4. 激光热处理技术在3D打印金属材料中的应用随着3D打印技术的快速发展,激光热处理技术在3D打印金属材料中的应用也得到了广泛关注。
通过激光热处理技术,可以消除3D打印金属材料中的缺陷和残余应力,提高材料的密实性和力学性能。
超快激光技术在材料科学中的应用
超快激光技术在材料科学中的应用材料科学一直是人类发展历史中非常重要的一个学科。
随着科学技术的进步,生产制造出来的材料也越来越多元化和智能化。
其中,超快激光技术是一种非常前沿且有潜力的技术,可以用于制备和改善各种材料。
本篇文章将从以下三个方面讨论超快激光技术在材料科学中的应用:一、超快激光制备新型材料超快激光在金属、半导体、石墨、聚合物等材料加工中有着广泛应用,可以通过超快激光剥离、超快激光合成等方法来制备出新型材料。
比如,在金属方面,利用超快激光诱导的压缩等效应可制造出新型金属材料。
而在石墨烯领域,超快激光还可以实现对石墨烯纳米薄膜的选区性掺杂,进一步改善石墨烯的导电、阻尼等性能表现。
二、超快激光制备3D结构通过超快激光制备的过程,还可以实现一些高度复杂的3D结构,如微米尺度的三维结构、纳米粒子结构等。
比如,利用超快激光3D打印技术可以实现非常复杂而规则的网络结构,例如支架、提取装置、电子元件等。
而纳米粒子是材料科学中一个重要的研究方向。
利用超快激光技术可以有效实现纳米粒子的制备和修饰,进一步改变其性能表现,成为制备先进新材料的技术基础。
三、超快激光数字化加工超快激光数字化加工是超快激光制造技术在3D加工领域应用的一种方法。
在这个过程中,超快激光通过反复控制其的波长、脉冲宽度等参数,实现精确的加工和细节控制,制造出具有良好性能的微型结构。
例如,超快激光在加工ALD透明薄膜时,可以得到更高的沉积速率和更大的加工精度,而在制备微米尺度金属器件时,利用超快激光较小的热效应,可以在表面制造出很好的隔离层,避免晶界融合和劣化。
综上所述,超快激光技术是一种非常重要的技术,可以有效缓解传统加工工艺的劣势,实现材料制备、技术开发和产业应用三个方面的完美结合。
在未来的材料科学研究中,超快激光技术将会应用得更加广泛,成为新型材料的关键技术手段。
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激光在材料中的应用
杜鹏
(哈尔滨工业大学材料学院材料科学系1141900308)
摘要本文介绍了激光的产生机理和性能特点,从材料吸收和激光波长的关系讨论了激光加工中使用的激光器,介绍了国内外在激光材料加工方面所做的工作,尤其是超微细加工和材料热加工方面的进展。
最后展望了激光加工的发展前景,指出应该大力发展激光加工的应用研究。
关键词激光飞秒激光微加工
引言自上世纪60年代成功研制第一台激光器不久,人们就开始进行激光与材料交互作用方面的研究。
这是继原子能,计算机,半导体之后人类的又一重大发明。
激光在材料中的应用十分广泛,包括:简单的材料吸收光致局部加热,也可以是复杂的光致化学反应已经烧蚀,等离子体的产生等,这些现象都与激光特性,材料性质和加工环境有关。
近年来,非接触性和高加工精度受到人们的亲睐,激光切割,激光表面热处理,激光焊接和工业领域的迫切需求大大促进了激光加工技术的实用化。
随着深入研究,激光脉冲的时域宽度被压缩的越来越短,由纳秒到皮秒直至飞秒,不但提供加工精度,还可以加工以前长脉冲激光无力加工的透明材料。
超短脉冲激光微加工具有广阔的前景。
1.激光的发生
1.1受激辐射
自发辐射:假设存在于发光有关的两个能级E1、E2。
如果原子已经处于高能级E2,它可以自发地、独立地向低能级E1跃迁并发射一个光子。
各个原子发射的自发辐射光子,除了能量上的制约以外,发射方向和偏振态都是随机和无规则的。
若N2代表高能级E2的原子密度,则在单位体积内单位时间发生自发辐射的原子数(dN2/dt)Sp 与高能级的原子数N2成正比。
受激辐射:当一个能量hv=E2-E1的光子趋近高能级E2时,入射的光子诱导高能级原子发射一个和自己性质完全相同的光子来。
受激辐射的光子和入射光子具有相同的频率、方向和偏振状态
1.2激光工作原理
红宝石激光器的主要部分是激光工作物质(Al 2O 3单晶)和激活物质Cr 3+提供亚稳态能级,从基态到激发态经亚稳能级构成三能级激光器。
受激辐射产生的光子受到谐振腔的限制,光波沿着红宝石轴来回传播,强度越来越强,发出高度准直的高强度相干波。
2.
激光在超微细加工方面的发展
2212N A sp dt dN -=2212),(N T v B sp dt
dN ρ-=
( 1 ) 利用激光分解有机金属化合物, 使它析出金属膜层附在衬板上,这是一种对半导体加工和集成光学加工很有用的工艺。
( 2 ) 离子注入硅的激光退火。
激光照射到受离子轰击而损伤的半导体基片上, 局部表面温度提高到熔点以上则可使受损伤的部位恢复完善的晶格。
改变激光功率密度和照射时间,可以控制晶格的恢复过程, 控制杂质的深度和分布。
( 3 ) 激光外延再结晶。
采用分子束外延的方法在硅片上蒸气沉积非结晶薄膜, 沉积后的硅片用Q开关, 单模输出Y A G激光器扫描, 控制光强使材料表面熔化, 硅片上蒸气沉积的非结晶层重新结晶化, 即可获得优良完美的结层。
( 4 ) 激光掺杂。
在n型硅上涂上磷的悬浮液,或在p型硅上涂以硼酸溶液,使之干燥形成约1m g/ c m的薄层然后用激光照射,表面熔深0~ 50 微米,结果产生简并层,即nn +和pp +结构.若在n型硅上涂以硼杂质,在p型硅上涂以磷杂质, 采用同样工艺,则可得到np+和p矿整流结构。
正向电阻具有目前欧姆接触的数量级,而反向电阻比正向电阻大1 0 4倍以上。
( 5 ) 在硅片上形成欧姆接触的激光合金化技术。
用激光照射金属膜与硅片反应形成高电导的接触,这就是所谓半导体电路的激光合金化。
( 6 ) 集成电路的激光互连术为集成电路的设计和制作提供了新的有利条件。
最近的研究表明,用毫微秒脉冲染料激光,能在集成电路的导体之间形成低电阻欧姆接触。
这种方法已在MOS结构的扩散硅层和铝之间形成连接。
( 7 ) 激光图形发生器。
集成电路图形制作的第一步就是掩模制作。
这是一道精度要求极高又非常复杂的工序。
向来都是用座标仪制作掩模原图, 再将原图以1 / 10的倍率进行二次缩小。
激光图形发生器用激光扫描方法直接制作一次缩小后的掩模原版。
( 8 ) 精确定位。
激光技术用作集成电路的精确定位,大致有这样三个方面:尺寸测量中的自动定位,掩模自动对准,焊接中的自动定位。
由于集成电路的微细化,定位精度的要求越来越高,在前两种定位中,要求位置测量精度达到0.05微米以下, 这只能利用激光技术才能做到。
3.飞秒激光在材料微加工中的应用
3.1飞秒激光特性及其与材料相互作用机理
由于脉冲宽度极短,就可以在较低的脉冲能量下获得极高的峰值激光强度,例如对10fs脉冲宽度激光,0.3mJ能量就可在聚焦为直径2um的焦点达到10ˆ18 W/cm 的峰值强度,而脉冲宽10ns的长脉冲激光却要300J的能量才能达到同样的峰值强度。
较小的损伤闭值。
激光加工在时间上可分为两个阶段: (l )激光与材料相互作用,即激光吸收与材料加热; (2) 材料熔化和汽化过程,即材料去除程。
因此,对特定波长的激光来说,材料可分为:吸收材料和透明的介电材料。
热影响区小,加工精度高。
由于超短脉冲激光能量被限制在趋肤深度的范围内,而且作用时间极短,能量还没来得及扩散,材料已经被加热到极高的温度,直接以汽相蒸发,这样在材料内形成很大的温度梯度,并且材料以汽相蒸发带走大部分热量, 使得周围热影响区很小,实现精密加工。
如图是不同脉冲宽度激光切割铝板对比,可以发现:长脉冲激光切割样品熔化和再凝固的痕迹十分明显, 而飞秒激光切割样品边缘锐利且没有材料熔化和再凝固的痕迹。
另外,由于超短脉冲激光的烧蚀闭值很精确,因此将激光的能量控制在正好等于或略高于烧蚀阂值,则只有高于烧蚀闭值的部分产生烧蚀,可进行低于衍射极限的亚微米加工.由于透明材料为脆性材料,长脉冲激光加热产生的热应力使之在损伤的同时发生破裂并有碎片飞出,故无法进行加工,而超短脉冲激光产生的热影响区很小,所以可进行精加工。
3.2飞秒激光在材料加工中的应用举例
3.2.1金属材料加工
由于长脉冲激光的烧蚀闭值高且存在很强的热扩散,在激光辐照区及周围的大范围内发生熔化和飞溅现象,使得加工区边缘不清晰,为再凝固材料所包围,加工精度低;超短脉冲激光能量集中在趋肤深度范围之内且热影响区非常小,没有熔化及再凝固痕迹, 呈现锐利的加工边缘。
飞秒激光加工的精密微孔及微机械零件应用前景广阔。
其中,精密微孔已成功用于汽油发动机喷嘴。
此外,飞秒激光还能对金属基非晶材料进行精密加工,而且周围没有明显的晶化现象。
3.2.2薄膜材料加工
光掩模是微(光)电子制备工业的支柱,成本极高。
光掩模是由光刻工艺制备的,但由于结构极其复杂,且为多步工艺,经常存在缺陷需要修改。
修改光掩模要求不能损伤衬底材料;不能影响修改位置周围区域膜层的质量,并且不能有残渣形成;不能影响修改位置衬底的透明性;修改方法应能去除最小尺度的缺陷。
飞秒激光可对光掩模上纳米尺寸缺陷进行修复,显示了巨大的商业开发潜力。
3.2.3透明材料加工
透明材料加工必须避免热扩散引起的加工区域周围的损伤和裂纹, 一直是困扰激光加工技术的一个难题。
飞秒激光的热影响区小,已经为实验证明可作为透
明材料的精密加工工具。
可以发现,加工边缘清晰,无熔化和飞溅的痕迹。
飞秒激光辐照还可引起辐照区域透明材料的折射率变化,这一现象已用于制备光波导和微光栅中。
结语
(1)激光是人类的重大发明之一,可以用来瞄准特定区域并产生高密度热能。
激光的特点是:定向发光,亮度极高,颜色极纯,能量密度极大。
激光是利用受激发射工作的。
(2)随着激光技术的发展, 激光日益成为精密可控的强光束, 其加工领域逐渐深入到超微细加工工艺中。
激光与物质微观结构相互作用的深入研究,势必将大大推进激光加工技术的发展.而且会使微电子学的加工领域及其他的超微细
加工领域发生极大的变化。
(3)长脉冲激光加工产生的热扩散可引起切口周围材料的明显损伤, 经常在切口周围流下材料烧蚀的残留物,使加工的质量和效率下降。
飞秒激光可将材料加工区快速加热到远高于沸点的温度, 切口处材料以汽相去除, 而周围材料还保持低温, 即对切口附近影响很小,实现了精密加工和多层材料的选择性加工。
随着加工技术的日趋成熟, 在微电子、微机电系统、生物和医学等领域,飞秒激光将发挥越来越大的作用。
参考文献
1.飞秒激光在材料微加工中的应用,贾威,天津大学精密仪器与光电子工程学
院超快激光研究室, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津300072 2.国际激光材料加工研究的主导领域与热点,钟敏霖,清华大学机械系激光加
工研究中心, 先进成形制造教育部重点实验室, 北京100084
3.激光在材料加工中的应用陈珠芳华中工学院激光研究所。