激光驱动冲击波实验用铝台阶加工与测量技术
用于冲击诊断的成像速度干涉仪
中图 分 类 号 ： ０５ ３ ６ 文 献 标 志 码 ： Ａ ｄ ｉ １ ． ７ ８ ＨＰ Ｂ２ １ ２ ０ ． ６ １ ｏ ： ０ ３ ８ ／ ＬＰ ０ １ ３ ３ ０ ６
第 ２ 卷 第 ３期 ３
２１ ０ １年 ３月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯ Ｗ ＥＲ ＬＡ ＳＥＲ Ａ Ｎ Ｄ ＰＡＲ Ｔ Ｉ Ｇ ＣＬＥ ＢＥＡ Ｍ Ｓ
Ｖｏ１２３，ＮＯ ３ ． ．
Ｍ ａ ．，２ ｌ ｒ Ｏ１
文 章 编 号 ： １ ０ — ３ ２ ２ １ ０ — ６ １Ｏ ０ １４ ２ （ ０１ ） ３０ ６ 一 ５
１ 测 速 原 理
在 自由面速 度测 量方 面 ， ｇｎ － Ｓ Ｉ ｉｇＶＩ ＡＲ和普 通 ＶＩ ＡＲ原 理相 同 ， ｍａ Ｓ 都是 利用 光在 运动 表 面反 射 时产生 的
多普 勒频 移 ， 起干 涉条 纹移 动 ， 行测 速 。 引 进
（ ）一 Ｖ ｆ ｏ＋
ｒ 』 Ｔ ０
ＶＩ ＡＲ） 具有 空 间分辨 能力 的速 度干 涉仪 ， Ｓ 是 靶背 表 面的各 点速度 信 息通 过 干 涉仪 系 统 ， 以干 涉条 纹 的形 式 被 扫描相 机记 录下来 ， 中可 以分 析得 到 自由面速 度 以及 台阶靶 内 的冲击 波传 输速 度 。天 光 Ｋｒ 从 Ｆ准分 子激 光 以
在 实验 中 ， 由于受 窗体 材料 、 探测 光入 射角及 散 射角 的影 响 ， 需要 对 测速公 式 进行修 正 ， 即
）＝ ［ 。 Ａ ＋
激光冲击强化技术对金属材料抗应力腐蚀的影响及应用
关键词：激光冲击强化；冲击波；残余压应力；应力腐蚀
中图分类号：TG4
文献标识码：A
DOI：10.15913/ki.kjycx.2019.21.049
1 引言 应力腐蚀开裂（SCC）是引起金属材料失效的主要原因
之一[1]，它是金属结构材料服役过程中在应力和腐蚀介质的 协同作用下，表面局部位置产生微裂纹并发展，直至发生断 裂。应力腐蚀开裂现象如图 1 所示。
图 1 应力腐蚀开裂现象
SCC 破坏性很大，断裂前往往没有明显变形，很难对其 加以预测，常常造成灾难性事故。经过大量的研究表明，SCC 微裂纹往往起源于工件表面[2]。
因此，改善金属材料的表面质量，强化其表面性能，增 强工件的性能和寿命成为国内外学者研究的重点。
激光表面强化技术具有自动化程度高、实用性强、与工 件表面无接触、工件热变形小等加工优势，因此，被广泛用 于工业制造领域，并得到了广泛的应用，产生了巨大的经济 效益和社会效益。其中，激光冲击强化技术被普遍用来提高 金属材料表面抗应力腐蚀的能力。激光冲击强化技术是利用 短脉冲高能密度激光束照射到金属材料表面上，迫使材料表 面产生大量的等离子体，等离子体膨胀对金属表面产生强烈 的冲击，使金属材料表面达到强化[3]。激光冲击强化技术具 有强化层深度深、无热影响区等特点，且不会破坏金属材料 表面完整性。 2 激光冲击强化提高材料抗应力腐蚀的机理
2019 年 第 21 期 文章编号：2095－6835（2019）21－0117－02
Science and Technology & Innovation┃科技与创新
激光冲击强化技术对金属材料抗应力腐蚀的影响及应用
程 格 1，栗子林 2
（1.阳江职业技术学院，广东 阳江 529500；2.阳江市五金刀剪产业技术研究院，广东 阳江 529533）
激光冲击强化原理及应用概述
激光冲击强化原理及应用概述江苏理工大学肖爱民杨继昌张永康摘要论述了激光冲击强化的基本原理及其应用,着重讨论了激光冲击参数的优化和冲击波峰压的理论计算,说明了约束层在激光冲击处理过程中的重要作用,指出了激光冲击处理目前存在的难题。
Abstract In the article we rev iew the Physics and Applications of Laser shock processing and pay more attention to the analytical modeling of the process.Throug h the ex amples we discuss the importance of the con-fining medium.Some difficulties in Laser shock processing are explored.关键词激光冲击强化约束层冲击波峰压1引言当作用在金属材料上的激光功率密度大于108W/cm2时,材料表面受热气化并产生等离子体,由于等离子体的爆炸将在金属材料表面产生冲击波,在此作用下,材料的力学性能得到明显的改善。
在有约束层的情况下,此冲击波的峰值压力可以达到10GPa[1]。
国内外的研究表明,激光冲击强化可有效地提高铝合金、碳钢、镍基合金、不锈钢、铸铁等金属材料的硬度和疲劳寿命[1~7]。
材料疲劳寿命的提高主要是由于表面残余压应力的存在。
同时,冲击后在材料中存在的高密度位错和位相的改变,使材料的硬度和弯曲应力得到提高。
激光冲击强化与传统的强化工艺如喷丸强化、锻打相比,是一种洁净、无公害的处理方法。
由于激光冲击处理的柔性强,因此可处理工件的圆角、拐角等应力集中部位。
2激光冲击强化原理国外进行激光冲击强化研究所用的钕玻璃激光器,输出能量为80~100J,脉宽为3~30ns,光斑直径约为1cm。
当光束聚焦在金属表面时,金属表面气化达到很高的温度(约为10000K)并产生高压力的等离子体(GPa量级),等离子体爆炸后产生与炸药爆炸类似的冲击波。
光斑直径对激光冲击强化铝合金腐蚀性能的影响
第51卷第2期2021年3月吉林大学学报（工学版）Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition)Vol. 51 No. 2Mar. 2021光斑直径对激光冲击强化铝合金腐蚀性能的影响罗开玉陈俊成、王长雨\鲁金忠1(1.江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013;2.江苏大学工程技术研究院，江苏镇江212013)摘要：为研究不同光斑直径对激光冲击强化6061-T6铝合金电化学腐蚀性能的影响，测量了 表面粗糙度和残余应力，进行了截面金相和电化学腐蚀实验。
结果表明：激光冲击强化使材料 的表层晶粒细化、表面粗糙度增大且产生残余压应力。
未冲击试样、2 m m和3 m m光斑直径 激光冲击试样的腐蚀电流密度分别为：154.5 fjiA/cm2、14.70 (xA/cm2和11.17 jiA/cm2，激光冲 击强化有效地提高了材料的耐腐蚀性能。
2 m m光斑直径激光冲击试样相比于3m m光斑直 径激光冲击试样拥有较差的表面形貌，其耐腐蚀性能较差。
关键词：激光冲击强化；铝合金；电化学腐蚀；表面粗糙度；残余应力中图分类号：T N249 文献标志码：A文章编号：1671-5497(2021)02-0501-10D O I：10. 13229/ki.jdxbgxb20200037Effect of spot diameter on corrosion resistance ofaluminum alloy subjected to laser shock peeningL U O Kai-yuK2,C H E N Jun-cheng1,W A N G Chang-y u^L U Jin-zhong1(1. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University，Zhenjiang212013，China；2. College of Engineering Technology，Jiangsu University, Zhenjiang 212013，China)Abstract：In order to investigate the effect of different spot diameters on the electrochemical corrosion resistance of 6061-T6 aluminum alloy subjected to laser shock peening, the surface roughness and residual stress of the alloy were measured.The cross-sectional metallographic and electrochemical corrosion experiments were carried out.Corroded specimens were observed and analyzed by scanning electron microscope (S E M)and energy dispersive spectroscopy (E D S). Results show that laser shock peening refines the surface grains of 6061-T6 alloy,increases the surface roughness and generates a compressive residual stress. The corrosion current densities of the untreated specimen,treated specimens with 2 m m and 3 m m spot diameters were 154.5 fiA/c m2,14.70 [i A/c m2 and 11.17 fiA/c m2，respectively, indicating that laser shock peening effectively improves the corrosion resistance. The treated specimen with 2 m m spot diameter had worse surface topographies than that of the treated specimen with 3 m m spot diameter, resulting i n the lower corrosion resistance.收稿日期：2020-01-14.基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFB1103603);国家自然科学基金项目（51775250,51875262);江苏省科技 计划项目（BE2017142);江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目（2019-GDZB-251).作者简介：罗开玉（1975-)，女，教授，博士生导师•研究方向：激光加工技术.E-mail:*************.cn• 502 •吉林大学学报（工学版）第51卷激光冲击区域''v助于提高耐腐蚀性，同时降低了 L S P 处理过的表 面的阳极溶解度。
激光冲击强化对变形控制的影响研究
激光冲击强化对变形控制的影响研究一、激光冲击强化技术概述激光冲击强化技术是一种利用高能激光脉冲对材料表面进行处理的先进表面改性技术。
该技术通过激光与材料表面的相互作用，产生高速等离子体，进而对材料表面施加冲击波，以改善材料的表面性能。
激光冲击强化技术能够有效提高材料的疲劳寿命、抗腐蚀性和耐磨性，因此在航空航天、汽车制造、能源工业等领域得到了广泛的应用。
1.1 激光冲击强化技术原理激光冲击强化技术的核心原理是利用高能激光脉冲在材料表面产生等离子体，等离子体的膨胀产生冲击波，这些冲击波穿透材料表面，引起材料内部的塑性变形，从而实现材料表面的强化。
激光冲击强化过程中，材料表面的温度升高，但不会超过材料的熔点，因此不会对材料造成热损伤。
1.2 激光冲击强化技术的应用场景激光冲击强化技术的应用场景非常广泛，主要包括以下几个方面：- 航空航天：在航空航天领域，激光冲击强化技术被用于提高飞机发动机叶片、外壳等关键部件的疲劳寿命和抗腐蚀性。
- 汽车制造：在汽车制造领域，激光冲击强化技术可以提高汽车发动机部件、传动系统等的耐磨性和抗疲劳性能。
- 能源工业：在能源工业，激光冲击强化技术用于提高风力发电机叶片、核电站压力容器等设备的耐久性。
二、激光冲击强化对变形控制的影响激光冲击强化技术在提高材料性能的同时，也对材料的变形控制产生了重要影响。
通过对材料表面进行精确的激光冲击处理，可以实现对材料变形的有效控制，这对于精密制造和结构设计具有重要意义。
2.1 激光冲击强化对材料微观结构的影响激光冲击强化过程中，材料表面受到冲击波的作用，导致材料内部的微观结构发生变化。
这些变化包括晶粒细化、位错密度增加、相变等，这些微观结构的变化直接影响材料的宏观力学性能，如硬度、韧性和疲劳强度。
2.2 激光冲击强化对材料表面粗糙度的影响激光冲击强化技术在改善材料表面性能的同时，也会对材料表面粗糙度产生影响。
激光冲击处理后的表面粗糙度通常会降低，这是因为激光冲击波能够去除材料表面的缺陷和不平整，从而实现表面平滑化。
激光驱动飞片冲击引爆炸药的计算
第9卷 第3期强激光与粒子束V o l.9,N o.3 1997年8月H IGH POW ER LA SER AND PA R T I CL E BEAM S A ug.,1997 激光驱动飞片冲击引爆炸药的计算Ξ孙承纬 庄仕明 王春彦(中国工程物理研究院流体物理研究所,成都523信箱58号,610003) 摘 要 在Gu rney方程和考虑金属相变状态方程的基础上,提出了一种激光驱动飞片运动的计算模型。
这种模型能确定与炸药临界起爆相关的参数,诸如沉积的激光能量、烧蚀层和飞片的厚度以及飞片飞行的距离等等。
计算的结果与实验相符。
在本模型中可以对电离、烧蚀及二维效应作进一步的考虑。
关键词 爆炸 冲击起爆 雷管 激光应用 ABSTRACT O n the basis of Gu rney equati on and the equati on of state con sidering phasetran siti on fo r m etals,a model to calcu late the movem en t of the laser driven flyer is p ropo sedin th is paper.T h is model can be u sed to determ ine param eters related w ith critical in itiati on ofexp lo sive,such as depo sited laser energy,th ickness of ab lati on layer and flyer,flying distanceand so on.T he calcu lated resu lts are con sisten t w ith the experi m en ts.Fu rther con siderati on sof i on izati on,ab lati on and tw o di m en si onal effects are po ssib le to be included in the model. KEY WOR D S detonati on,shock in itiati on,detonato r,laser app licati on s 当激光束辐照在玻璃窗口后表面上的金属膜时,沉积的激光能量将烧蚀金属膜,产生强应力波并能够加速金属或塑料飞片[1]。
铝合金低能激光喷丸强化技术及其研究进展
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·158·2021年第08期文章编号：2095－6835（2021）08－0158－02铝合金低能激光喷丸强化技术及其研究进展肖静怡，胡宇佳（航空工业西安飞机工业（集团）有限责任公司，陕西西安710089）摘要：无吸收层低能激光喷丸强化（LSPwC）是基于激光喷丸强化技术（LSP）发展出的一种新型表面处理技术，可以有效提高材料疲劳强度、疲劳寿命和抗应力腐蚀能力，且由于LSPwC采用低能激光，不需要吸收层涂覆，比LSP成本更低。
介绍了LSPwC技术的原理，探讨了其优缺点及可行性，着重介绍了LSPwC在铝合金方面的研究进展。
关键词：LSP；LSPwC；激光脉宽；冲击波波峰中图分类号：TG156.99文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.08.0641引言激光喷丸强化（LSP）是金属表面处理的最新工艺方法之一，可以有效提高材料疲劳强度、疲劳寿命和抗应力腐蚀能力。
而铝合金由于具有较高的比强度、比模量和良好的可焊性，是现阶段航空产业中应用最广泛的材料。
目前高能激光喷丸强化技术在航空铝合金上的应用已经广泛开展，并取得显著成果[1-2]。
但由于对激光器要求较高且生产成本较高，并没有得到广泛应用。
与此同时，无需吸收层的低能激光喷丸技术（LSPwC）在铝合金上的研究仍极为有限。
对比高能激光喷丸，LSPwC 使用基础频率的低能激光，且不需要对零件表面进行吸收层涂覆处理，极大降低了生产成本和使用门槛。
因此，研究铝合金的无吸收层低能激光喷丸强化技术，对航空制造行业具有重要意义。
2概述1961年，MICHAELS提出了脉冲激光辐照在材料表面能产生一定强度的冲击波[3]，在材料表面涂覆一层不透明的吸收层，并在吸收层之上涂覆约束层，高能脉冲激光通过透明约束层辐照吸收层之上，使其迅速汽化产生高压等离子云，利用等离子爆炸产生的冲击波在零件表面产生压缩应力层。
飞秒激光在铝膜中驱动冲击波的特性
第22卷第9期强激光与粒子束Vo l.22,No.9 2010年9月H IGH POWER LASER AND PART ICLE BEAMS Sep.,2010 文章编号: 1001 4322(2010)09 2019 04飞秒激光在铝膜中驱动冲击波的特性*辛建婷1,2, 翁继东2, 刘仓理2, 钟 杰2, 宋振飞2, 王贵兵2(1.中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900; 2.中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621900)摘 要: 为探索研究飞秒激光在材料中驱动冲击波的相关特性,采用激光脉冲频域干涉测试技术对脉冲宽度35fs 、脉冲能量0.7mJ 、功率密度1014W/cm 2量级的飞秒激光脉冲在200nm 厚铝膜中驱动冲击波的过程进行了实验测量。
通过测量冲击波在铝膜中的渡越时间,获得激光脉冲在铝材料中驱动的冲击波平均速度约为6km/s;通过对不同时刻铝膜自由面频域干涉场测量结果的分析,获得铝材料自由表面速度达1km/s,根据平面冲击波的关系,推算其冲击压强达到9G Pa 。
关键词: 飞秒激光; 冲击波; 频域干涉; 铝膜中图分类号: T N249 文献标志码: A doi:10.3788/HP L PB20102209.2019利用激光引起的冲击波对材料冲击加载[1],是研究超高应变率载荷下材料动态力学性质和断裂特性的主要手段之一。
激光引起材料中冲击波的压强最高已达到几十TPa 量级,成为材料冲击压缩和动高压物理的重要实验手段。
随着飞秒激光技术成熟并迅速发展,这种超短超强脉冲激光在材料中驱动冲击波的相关特性的探索研究也受到关注。
飞秒激光在材料中驱动冲击波的过程中,激光能量利用率很高,仅由mJ 量级的飞秒激光脉冲就能够在固体靶激光辐照区内产生T Pa 量级的高压[2];另外,飞秒激光驱动形成的冲击波脉宽很窄,美国Los Alamos 的研究人员根据相关实验结果估算,脉宽130fs 激光驱动的冲击波宽度仅为5~6ps [3]。
飞秒激光烧蚀典型金属表面产生冲击波膨胀研究
飞秒激光烧蚀典型金属表面产生冲击波膨胀研究魏健;张彬;刘晖;张航【摘要】利用时间分辨阴影成像技术进行飞秒激光烧蚀金属表面研究可以直观获取飞秒激光烧蚀金属表面产生冲击波膨胀过程的图像.通过对比飞秒激光烧蚀金属铝、铜、铁靶表面的冲击波膨胀形式发现:金属铜、铁表面的冲击波均以球面波形式传播;由于受到烧蚀物质喷溅的影响,铝靶表面竖直方向的冲击波传播形式由球面波转化为柱面波.【期刊名称】《高压物理学报》【年(卷),期】2019(033)004【总页数】6页(P97-102)【关键词】飞秒激光;冲击波;超快阴影成像;金属烧蚀【作者】魏健;张彬;刘晖;张航【作者单位】四川大学电子信息学院,四川成都610065;四川大学电子信息学院,四川成都610065;西安工程大学机电工程学院,陕西西安 710048;中国工程物理研究院流体物理研究所,四川绵阳621999【正文语种】中文【中图分类】O347.5激光技术是20世纪的重大发明之一，以激光技术为基础的相关产业随之蓬勃发展起来，为工业制造、生物医学、航空航天以及国防科技等重要领域注入新的活力。
激光加工是国家可持续发展战略相关产业的重要支撑技术之一，涉及新材料开发、新工艺研制、智能制造等。
利用激光的高强度能量，可以实现多种材料的熔覆、焊接、切割和表面改性。
飞秒激光因具有超快时间特性和超强峰值功率的特点，在激光加工技术领域凸显出独特的优势，例如局部聚焦特性、多光子非线性和超精细加工。
飞秒激光烧蚀金属是激光加工技术领域的一个重要研究方向，因其涉及等离子体形成、冲击波演化以及双温度模型等机理，成为国内外多个研究团队的关注热点，特别是对多种在线观测技术的发展和直接获取飞秒激光烧蚀金属的超快过程的研究，极大促进了飞秒激光烧蚀金属技术的进一步发展。
1996年，英国埃塞克斯大学Evans等[1]进行了飞秒激光烧蚀金属铝驱动冲击波研究，测得约1014 W/cm2激光能量下的冲击压力。
先进绿色：激光冲击表面改性技术
一
激光冲击强化技术最为典 型的应用就是航空发 动机叶片的强化 。据称 ，ＧＥ 公司已为Ｂ一１ 轰炸机
Ｆ ０ 发 动 机 的 ２ 多 片 叶 片 及Ｆ一１ 战 斗 机 的 ２ ０ １１ 万 ６ ００
多片叶片进 行激光 冲击强化处理 ，效果 明显 。 目 前 ，美国正在将激光冲击技术应用￣ ＦＡ～２ 上的 Ｊ Ｉ／ ２
Ｆ 一Ｐ 一１０ １９ Ｗ １ ０ 发动 机 生产 线 ，若 将所 有 叶 片都 进
般涂覆简单 ，能量吸收显著 ，并且完成试验后极
行激光冲击处理 ，预计节约成本将超过 ｌｌ 美元 。 ＯＬ 美 国加 州大学的劳伦斯 ・ 里弗莫 尔国家重点实 验室 （ Ｌ Ｌ ＮＬ）与麦锡金属表面处理公司 （ Ｃ） ＭＩ
靶 内传 播的冲 击波
来进行表面改性和延寿技术具有高压、高能、超快 的特 点。它能有效止裂含裂纹 的零部件 ，修复废 旧
激光冲击改性处理示意
激光冲击一般采用钕玻璃、红 宝石及Ｙ Ｇ高功 Ａ
疲劳零部件 ，使断裂控制技术更加完善 ，从而使结
参《 Ｉ Ｉ
…
燕
１ ５
构 零部 件 更安 全 、合理 ，也更 为 经济 。
和力学性能 ，使材料的屈服强度产生 了明显的提高
后 ，世界 各 国 对于 激 光冲 击改 性 的研 究 纷 纷展 开 。
１ 涂 层材料的选择 ．
涂 层材料 的选择原 则 ：①对激光 的吸收 比较 高 ，易于提高 冲击波峰值压力。②具有低的热导率 和低汽化热。③能经受高的功率密度和温度 ，有机 化合物不宜采用 。④易于涂覆至金属表 层且与基体
激光制造技术实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在了解激光制造技术的原理和应用，掌握激光加工的基本操作方法，并通过实验验证激光在材料加工中的优势。
二、实验原理激光制造技术是利用高能量密度的激光束对材料进行加工的一种技术。
激光加工具有以下特点：1. 加工速度快，效率高；2. 加工精度高，可实现微米级加工；3. 可实现复杂形状的加工，适应性强；4. 对材料热影响小，加工质量好；5. 可实现自动化、智能化加工。
激光加工的基本原理是：当激光束照射到材料表面时，材料表面吸收激光能量，温度迅速升高，局部熔化、蒸发，形成等离子体。
等离子体迅速膨胀，将周围的材料带走，从而实现加工。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：激光加工设备、显微镜、数控机床、激光功率计、激光束探测器等；2. 实验材料：不锈钢、铝合金、铜等金属材料。
四、实验步骤1. 准备工作：检查激光加工设备，确保设备正常工作；2. 设置参数：根据加工要求，设置激光功率、加工速度、加工深度等参数；3. 加工实验：将待加工材料放置在加工设备上，启动激光加工设备进行加工；4. 检查加工效果：通过显微镜观察加工表面，分析加工质量；5. 记录数据：记录加工过程中的各项参数及加工效果。
五、实验结果与分析1. 加工效果：实验过程中，激光加工设备对不锈钢、铝合金、铜等金属材料进行了加工，加工表面光滑，无明显缺陷；2. 加工质量：通过显微镜观察，加工表面无明显裂纹、气孔等缺陷，加工质量良好；3. 加工参数：根据实验结果，分析不同激光功率、加工速度、加工深度等参数对加工效果的影响。
六、实验结论1. 激光加工技术具有加工速度快、精度高、适应性强等特点，在材料加工领域具有广泛的应用前景；2. 通过调整激光功率、加工速度、加工深度等参数，可以实现对不同材料的加工；3. 激光加工技术在加工过程中对材料的热影响小，加工质量良好。
七、实验注意事项1. 操作过程中，严格遵守激光加工设备的安全操作规程，确保人身安全；2. 加工过程中，注意观察加工效果，及时调整参数；3. 实验结束后，清理加工设备，确保设备正常工作。
基于激光冲击波的金属板料精密校形技术
关键 词 ： 金属板 料 ； 光脉 冲 ； 形 ； 密 工程 ；冲击 波 激 校 精 中图分类 号 ： Ｎ ４ Ｔ ２９ 文献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ：１７ ７ ７ （ ０ １ ０ ０ ９ ０ ６ １— ７ ５ ２ １ ）２— １５— ４
等进 行理 论分析 ． 果 表 明 ， 过 激 光 冲 击校 正后 ， 料 从 凹 陷状 态 恢 复 平 直状 态 ， 面度 小 于 结 通 板 平 ０ ０ ｌ 获得 了理 想的校 直效 果． 料 的校 形 量 随 着残 余 应 力的 深度 和 大小 的增 大 而增 大 ， ． ５Ｉ ｌ ｍ， 板 即通
ａｕ ｎ ｕ ｓ ｅ ｔｗｉｈ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓｏ ６ ｌ ｍｉ ｉ ｍ ｈ ｅ ｔ ｈ ｃ ｎ ｓ ｆ０． ｍｎ ｓ ｃ ｒｅ ｔｄ ｂ ｈ ｙ ｔｍ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ ｌｗａ ｏ ｒ ｃｅ ｙ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｓ ｃ ｅ ｓｕ ｌ Ｔｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｆ ｙ． ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｓｏ ｌ
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基 于激 光 冲击 波 的金 属 板 料 精 密 校 形 技术
丁 华 ，蔡 兰
（ ． 苏 大 学 光 子 制 造 科 学 技 术 中心 ， １汀 江 镇 江 ２ ２ １ ； ． １０ ３ ２ 江苏 大 学 汽 车 交 通 工程 学 院 ，汀 苏 镇 江 ２ ２ １ ） １０ ３
ｔｅ ｓｚｎ ａ ｔｒ ｒ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｏ ｅｉ ａｌ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｈｅ ｔｒ ｓ ｍｅ ｔａｇ ｔｆｏ ｔ ｅ ｈ ｉｉ ｇ ｆ ｅｏ ｓ ｗｅ ｅ ｎ ｌｚ ｄ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｙ． ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｓ ｅ ｅ ｕ ｓｒ ｉ ｈ ｒ ｍ ｈ ｓａｅ ０ ｅ ｅ ｓｏ ｆｅ ｏ ｒ ｃ ｉｎ ｂｙｌ ｓ ｒｓ ｏ ｋ．ａ ａｎ ｓ Ｓｌｓ ｈ ｎ ０ ０ ｌ． Ｔｈ ｅｏ ｍ ａｉｎ ｏ ｔ ｔ ｆｄ ｐｒ ｓｉ ｎ ａｔｒｃ ｒｅ ｔｏ ａ ｅ ｈ ｃ ｎｄ ｆ ｔ ｅ ｓｉ ｅ ｓｔ ａ ． ５ ｍｉ ｌ １ ｅ ｄ ｆｒ ｔｏ ｆ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ｅａ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｈｅ ｄ ｐ ｈ ａ ａ ｎ ｔｄｅ ｏ ｅ ｉ ｕａ ｔｅ ｓ ｈ ｈ ｅｍ ｔ ｌｉ ｃ ｅ ｓ ｓｗｉｈ ｔ ｅ ｔ ｎｄ ｍ ｇ ｉ ｕ ｆｒ ｓｄ ｌｓｒ ｓ ．Ｔｏ ａ ｈｉｖ ｃ ｕ ａｅ ｓｚｎ ｕ — ｃ ｅ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ｉｉ ｇ ｐ ｒ
激光驱动冲击波在铝-金阻抗匹配靶中的传播稳定性
利用 激光 驱动 冲击 波进行 阻抗 匹 配实 验可 以获得材 料状 态方 程 （ ＯＳ 参数 ［４。根据 阻 抗 匹配原 理 ［ ， Ｅ ） １］ － ５ 需 ］ 要测 量 冲击波 渡越 标准 材料 和待 测材 料界 面前 后 的瞬 时速 度 ， 而在 实 验 中 ， 是 很难 实 现 的 ， 际测 量 的 是 冲 这 实 击波 在标 准材 料和 待测 材料 台 阶中传 播 的平均 速度 ， 就要求 冲击 波在 台 阶 中必 须 是稳定 传播 的 （ 者说 是匀 这 或 速 的） 这 样才 能满 足阻 抗匹 配原理 条 件 ， 而 保证 Ｅ ， 从 ＯＳ实验测 量数 据 的准确性 和 可靠 性 ， 也 是保 证 Ｅ 这 ＯＳ实 验测 量数 据精 度 的基本 要求 之一 ， 因此 ， 要 知道激 光驱 动 冲击 波 在 靶 中的 传播 特 性 ， 而 准确 地进 行 阻 抗 匹 需 从 配靶 物理 参数 设计 。激光驱 动 冲击 波传播 稳定 性 可 以利用 数 值模 拟 进行 研究 ， 可 以通 过 楔形 靶 实验 进 行 研 也 究［ ］ 目前 已有 文献 的冲击波 稳定 性 验 证 实验 仅 有低 阻 抗 标 准材 料 的楔 形 靶 实 验 ， 值 模 拟研 究 也 不 够 深 ３。 数 入， 特别 是对 标准 材料 和待 测材 料阻 抗差 别较 大 时缺 乏 实验 和 理论 模 拟 研究 。为 此 ， 文 根 据 Ｅ 本 ＯＳ物理 实 验 需求 ， 对神 光 Ⅱ第 九路激 光条 件 ， 铝 一 阻抗 匹配 靶 实验 的 冲击 波 传播 稳 定 性进 行 了理 论数 值 模 拟 和实 验 针 对 金
的传 播 稳 定 性 进 行 了 理 论 和 实 验 研 究 ， 验 结 果 与 理 论 结 果 基 本 吻 合 。结 果 表 明 ， 光 驱 动 冲 击 波 在 铝 一 阻 实 激 金 抗 匹 配 靶 中 传 播 时 。 阻 抗 待 测 材 料 金 中 的 冲 击 波 稳 定 传 播 最 大 距 离 急 剧 减 小 。 因 此 ， 进 行 铝 一 阻 抗 匹 配 高 在 金 靶 物 理 参 数 设 计 时 。 保 证 高阻 抗 材 料 金 台阶 厚 度 满 足 冲击 波 传 播 稳 定 性 ， 应 然后 再按 照 阻 抗 匹 配 实 验 中 两 种 材
用PVDF实时测量激光诱导的冲击波压力
用PVDF实时测量激光诱导的冲击波压力
朱文辉;李志勇;周光泉;李欣增;程经毅
【期刊名称】《实验力学》
【年(卷),期】1997(12)2
【摘要】本文用自己研制的ＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｅｎｙｌｉｄｅｎｆｌｕｏｒｉｄｅ）压电传感器测量了０．２ｍｍ厚铝和２．０８ｍｍ厚Ｔ３００／环氧复合材料中激光诱导的冲击波压力，首次获得了这些材料中激光冲击波压力的时间演化波形。
实验在中国科大强激光实验室的ＹＡＧ脉冲激光器上进行，激光波长１．０６μｍ，脉宽３３ｎｓ，靶面平均功率密度为１０９Ｗ／ｃｍ２量级。
从所得数据估计了表面入射压力，其值与已有结果符合良好。
实验结果证实，ＰＶＤＦ压电传感器频响高，量程宽，多次使用重复性好。
【总页数】5页(P216-220)
【关键词】PVDF;激光冲击波;压力测量;压电传感器
【作者】朱文辉;李志勇;周光泉;李欣增;程经毅
【作者单位】中国科学技术大学;国防科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】O384
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1.基于激光诱导击穿光谱和化学计量学的水体COD实时测量方法 [J], 叶松;顾亚辉;杜晓凡;张文涛;汪杰君;王新强;董大明
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激光冲击强化技术的应用现状与发展
激光冲击强化技术的应用现状与发展吴嘉俊;赵吉宾;乔红超;陆莹;孙博宇;胡太友;张旖诺【摘要】激光冲击强化是一种利用激光诱导等离子体冲击波来提高材料疲劳寿命的新型表面改性技术,具有强化效果显著、可控性强、适应性好等优点,对提高结构可靠性和部件疲劳强度、延长材料使用寿命具有重要作用.近年来,该技术受到了广泛重视,得到了快速发展.本文简要介绍了激光冲击强化技术的基本原理、特点与应用领域;总结了国内外激光冲击强化技术的发展状况与研究成果;并针对国内外激光冲击强化技术的现状,提出了一些现在需要解决的强化工艺问题;最后对激光冲击强化技术的应用前景进行了展望.%Laser shock processing is a new type of surface modification technology that can improve the fatigue life of materials by using laser-induced plasma shock waves. It has the advantages of significant strengthening effect, strong controllability and good adaptability. Laser shock processing plays an important role in improving the struc-tural reliability, the fatigue strength of parts and the service life of materials. In recent years, the technology has re-ceived widespread attention and developed rapidly. This paper briefly introduces the basic principle, characteristics and application fields of laser shock processing, and summarizes the development and research results of laser shock processing. In view of the current situation of laser shock processing at home and abroad, some problems of the technology that need to be solved now are put forward. Finally, the application prospect of laser shock pro-cessing is forecasted.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2018(045)002【总页数】7页(P1-7)【关键词】激光冲击强化;等离子体;冲击波;疲劳寿命;表面改性【作者】吴嘉俊;赵吉宾;乔红超;陆莹;孙博宇;胡太友;张旖诺【作者单位】中国科学院沈阳自动化研究所装备制造技术研究室,辽宁沈阳110016;中国科学院大学工程科学学院,北京 100049;中国科学院沈阳自动化研究所装备制造技术研究室,辽宁沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所装备制造技术研究室,辽宁沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所装备制造技术研究室,辽宁沈阳 110016;中国科学院沈阳自动化研究所装备制造技术研究室,辽宁沈阳110016;中国科学院沈阳自动化研究所装备制造技术研究室,辽宁沈阳 110016;中国科学院大学工程科学学院,北京 100049;中国科学院沈阳自动化研究所装备制造技术研究室,辽宁沈阳 110016;中国科学院大学工程科学学院,北京 100049【正文语种】中文【中图分类】O439材料的主要失效形式有：磨损、腐蚀、疲劳等，一些调查数据显示[1]：因磨损、腐蚀、疲劳等源于材料表面的失效形式占了80%以上，可见材料表面的结构和性能对材料综合性能有着至关重要的影响。
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激光驱动冲击波实验用铝台阶加工与测量技术童维超;袁光辉;谢军;李国;黄燕华;杜凯【摘要】铝台阶是激光驱动冲击波实验中的重要实验用靶零件.采用金刚石车削方式加工铝台阶,利用白光共焦光谱测量原理测量样品厚度,通过Vecco NT1100白光干涉仪测量样品表面粗糙度.测量结果表明:铝台阶厚度误差小于1μm；厚度最大值与最小值相差小于0.1μm,厚度均匀性优于99.5％,样品厚度测量不确定度57 nm,铝台阶表面粗糙度值小于10 nm.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】3页(P20-22)【关键词】金刚石车削;冲击波;铝台阶;白光共焦光谱【作者】童维超;袁光辉;谢军;李国;黄燕华;杜凯【作者单位】中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900;中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TG506在惯性约束聚变(ICF)中，用辐射驱动铝(Al)样品产生的冲击波速度的方法测量辐射温度可以得到比较高的精度［1］，同时利用激光驱动冲击波进行阻抗匹配实验可以获得材料的高温高压状态方程(equation of state，EOS)参数。
根据阻抗匹配原理，需要冲击波渡越标准材料和待测材料界面前后的瞬时速度相等，这就要求冲击波在Al台阶中必须稳定传播，这样才能满足阻抗匹配原理条件，从而保证EOS实验测量数据的准确性和可靠性［2－7］。
要提高物理实验结果的置信度，从制靶角度而言，就必须首先保证有高质量的标准材料Al的冲击波样品，制备整体式铝台阶可保证冲击波渡越标准材料界面时冲击波速度稳定，成形靶材料密度要求达到理论密度，样品具有极高表面质量，并且要准确测量出样品的厚度和厚度分布。
EOS研究用的铝台阶一般厚度几十微米。
对几十微米的Al台阶靶的制备方法一般有:气相沉积技术、轧制加薄膜复合技术等。
气相沉积技术制备的铝薄膜通常达不到材料的理论密度，而轧制只能制备平面铝薄膜，且表面质量很难达到实验要求。
在厚度测量方面，长期以来，薄膜厚度的测量主要采用传统的单面定位测量法，即采用适当的方式使薄膜定位形成膜－基台阶，然后用台阶仪或干涉仪对膜－基台阶进行测量，用膜－基台阶高度代替薄膜厚度［8］，这就需要测量过程中样品膜紧密贴合在基准片上，可能会引入较大的测量误差，从而给物理实验结果带来不确定度。
本文从制靶及靶厚度测量方面降低物理实验结果的不确定度为出发点，采用单点金刚石精密车削加工方式制备高精度、厚度分布范围小于0.1 μm的冲击波实验用整体式铝台阶靶，采用白光共焦光谱测量方法对样品进行测量，获得了准确的样品厚度参数。
1 加工和测量方案设备为超精密单点金刚石车床，其主轴采用气浮静压轴承，导轨为液压静压导轨，运动精度高;整个床身、主轴和导轨采用气浮方式，有效避免外界高频振动传给机床。
采用天然单晶体金刚石刃磨的刀具，天然金刚石刀具与有色金属亲和力小，硬度、耐磨性以及导热性都非常优越，刀具刃口可刃磨得极为锋锐，刃口半径小于0.5 μm，可以保证铝台阶样品的表面质量。
表1 铝材料杂质主要成分含量表(质量分数×10－4%)Si Fe Cu Zn Ti 2.8 2.8 2.8 1.0 1.0实验用原料为纯度99.999%的高纯铝，其中主要杂质含量见表1。
靶材料密度为理论密度可降低物理实验不确定度，从加工机理而言，金刚石车削加工是一种去除材料加工方法，不改变材料的成分及物理、化学性能。
因此采用高纯铝为原料，可认为加工后材料密度保持不变，接近材料理论密度［9］。
厚度测量采用自研的厚度测量仪，在铝样品自支撑状态下可以精确测量出铝样品的绝对厚度及厚度分布范围。
测量原理如图1所示，通过两白光共焦光谱传感器“对顶相向布置”的相对测量法，将两光探针传感器的光轴对顶相向调整到一条直线上，其中光探针传感器A用于聚焦瞄准定位样品的下表面［8］，光探针传感器B用于聚焦瞄准被测样品的上表面，得到待测样品的厚度。
采用美国VeccoNT1100白光干涉仪对表面粗糙度进行测量。
2 工艺过程采用真空吸附方式将纯铝装夹到金刚石车床真空吸盘上，采用端面车削方式，加工过程中通过喷雾进行冷却，通过负压将切屑抽出，以免划伤已加工表面。
通过粗加工、半精加工、精加工等多道工序进行加工，同时，每道工序完成后检查样品厚度及表面粗糙度以及时调整工艺过程及加工参数。
3 测量结果与分析3.1 厚度及厚度均匀性样品厚度测量通常采用台阶仪和白光干涉仪测试台阶样品厚度［10－11］，采用这两种方法测量厚度，均需要将样品展平、紧密贴合在测量基准面上，通过测量基准面到样品表面的高度，用其值代替薄膜的厚度值。
可能的误差来源有:样品与基准面之间存在间隙，即样品没有紧密贴合在基准面上;或者可能引入一层中间层，从而使测量值引入误差。
采用如图1中白光共焦光谱测量方法，实质上实现了对样品厚度的点对点测量，避免了测量基准面和可能引入的中间层厚度对测量结果的影响，从而使测量值更接近真实值。
表2为采用白光共聚光谱测量的铝台阶基底部分的不同测试点的厚度测量值，厚度误差小于1 μm，厚度最大值与最小值相差小于0.1 μm;根据文献［12］，厚度均匀性的定义为:［1 －(dmax－ dmin)/davg］×100%，dmax、dmin、davg分别表示厚度测量数据中，薄膜的最大厚度、最小厚度和平均厚度。
从表2的测量数据统计结果表明:Al台阶的厚度均匀性能够达到大于99.5%。
3.2 厚度标准偏差及测量不确定度3.2.1 标准偏差根据表2的测量数值，计算样品的厚度测量不确定度。
算术平均值为表2 样品厚度测量结果μm测量点1 测量点2 测量点3 测量点4 测量点5 测量点6 测量点7 测量点8 测量点9 3 20.79测量点10 测量点11 测量点12测量点13 测量点14 测量点15 测量点16 测量点17 测量点20.71 20.75 20.80 20.74 20.78 20.75 20.70 20.7 18 20.81 20.74 20.72 20.75 20.78 20.74 20.71 20.79 20.76标准偏差σx为3.2.2 测量不确定度A类标准不确定度是在一系列重复测量中，用统计方法计算的分量，它的表征值用平均值的标准偏差表示，即B类标准不确定度是测量中不符合统计规律的不确定度，记为UB。
本文采用的白光共焦光谱测量仪与文献［8］为同一台设备。
B类不确定度来源有:传感器A、传感器B及仪器测量重复性，根据文献［8］分析可知。
合成标准不确定度:可求得Al台阶的相对不确定度为57 nm。
3.3 表面粗糙度采用Vecco NT1100白光干涉仪测量的样品表面粗糙度，如图2所示，结果表明，铝台阶样品表面均方根粗糙度Rq小于10 nm。
4 结语采用金刚石车削方式加工激光驱动冲击波实验用铝台阶，加工成形后材料密度保持不变。
通过自研的厚度测量仪，采用白光共焦光谱测量原理测量样品厚度，实现了对样品厚度的“点对点”测量。
Al台阶厚度误差可达小于1 μm;厚度最大值与最小值相差小于0.1 μm，厚度均匀性优于99.5%，样品测量不确定度57 nm。
通过Vecco NT1100白光干涉仪测量Al台阶表面粗糙度值小于10 nm。
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