张晓鹏
- 作品数：6 被引量：22H指数：2
- 供职机构：中航工业北京航空制造工程研究所更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺电子电信一般工业技术更多>>
- 高温合金皮秒激光旋切制孔孔壁特征研究(英文)被引量：2
- 2013年
- 研究了脉宽为2.1 ps的超短激光采用旋切法在不同厚度Ni3Al基定向凝固高温合金试样上,加工气膜孔的孔壁形貌。实验表明,孔壁上出现了周期性的条纹结构,条纹间距约为15μm,是由激光在孔壁上形成的烧蚀通道组成。在加工1 mm厚的合金试样上的气膜孔时,孔壁光滑而且不存在再铸层,孔形整体几乎无锥度。当加工2 mm厚试样上的气膜孔时,孔入口附近的孔壁上出现了厚度在2μm到5μm之间的再铸层。通过不同厚度试样加工情况的对比,在旋切加工条件下,脉宽2.1 ps的激光不会引起热传递现象,2 mm厚试样上的气膜孔孔壁再铸层是由加工过程中等离子从深孔中排出距离过长,从而速度下降,沉积在入口孔壁上所形成。孔壁再铸层中所含的氧元素是由等离子体与辅助气中的氧气反应形成。在不同厚度试样上的气膜孔的入口处都出现了宽度约5μm的熔融区。在皮秒激光加工不引起热传递的情况下,通过激光束截面的能量分布情况与激光辐射区域温度变化的关系,计算出了熔融区的宽度值为4.7μm,与实际相符。
- 孙瑞峰张晓兵曹文斌巩水利张晓鹏
- 关键词：皮秒激光条纹
- Ni3Al基定向凝固高温合金皮秒脉冲激光打孔研究
- 2013年
- 研究了皮秒脉冲激光以旋切法在Ni3Al基定向凝固高温合金上加工的微孔，并采用扫描电子显微镜和电子能谱仪观察了微孔的加工质量及激光诱导的缺陷区。实验结果显示，在孔周围没有出现飞溅物和微裂纹等传统缺陷，在孔壁上发现了少量的熔渣和一层厚度在微米量级的氧化物再铸层，而再铸层中含有氧元素是由脉冲激光旋切加工过程中同轴吹高压氧气所致，在紧邻再铸层的部分区域出现了由热影响所产生的相变区。由于使用的激光束，其能量符合高斯分布，从而依据加工面温度分布和激光束能量分布的对应关系，对加工区再铸层厚度进行了理论计算，获得的数值与观测到的再铸层实际厚度趋于一致。
- 孙瑞峰张晓兵曹文斌巩水利张晓鹏
- 关键词：皮秒激光打孔NI3AL
- 百纳秒脉宽Nd:YAG制孔激光器的研制(英文)
- 2013年
- 介绍了制孔用百纳秒级脉宽Nd:YAG激光器的研制,以脉冲列模式输出的声光调制百纳秒级脉冲Nd:YAG激光器的原理和特点,分析了激光器的设计和激光光路的传输。完成激光器的设计和开发后,设计了激光参数测试光路并对激光器主要技术参数进行了测试。主要技术参数为激光能量≥5.6 J,频率10 Hz,脉宽200～500 ns,脉冲列宽0.3～2.0 ms,激光光斑圆度好,能量分布均匀,达到了预期的设计效果。
- 张晓鹏张晓兵
- 关键词：ND:YAG激光器脉冲列
- 脉冲能量及脉冲宽度对激光打孔物态转化的影响(英文)被引量：3
- 2013年
- 基于脉冲激光制孔过程中复杂的能量、动量及质量传输及耦合过程及气、液、固及等离子体各物态之间的转化,研制了激光打孔多物态转化计算模型,能够对脉冲能量作用下的激光打孔动态过程进行数学描述,并通过实验验证了计算模型的正确性。对脉冲能量、脉冲宽度2个参数对再铸层及去除率的影响进行研究。结果表明,脉冲能量、脉冲宽度对再铸层及去除率具有重要影响,较低的脉冲能量和脉冲宽度有利于减少再铸层,但脉冲能量较低时去除率较低,而脉冲宽度对去除率的影响比较复杂,其原因是脉冲宽度变化导致峰值功率、脉冲作用时间同时变化,因此要综合考虑这2个因素的影响。
- 王学东张晓兵张晓鹏孙瑞峰
- 关键词：激光打孔去除率
- 带热障涂层镍基单晶高温合金的激光制孔研究被引量：17
- 2014年
- 采用毫秒激光和皮秒激光在带热障涂层的镍基单晶合金上加工了气膜孔,对比研究了长脉冲与超短脉冲加工对热障涂层及金属基体孔壁形貌的影响。实验发现,波长1064 nm的毫秒激光在试样表面产生的能量密度直接影响到陶瓷层的加工。以2866 J/cm2的能量密度从陶瓷面加工,陶瓷面的熔化所需要的热积累时间长,热量会传导至高温金属,产生类似熔池的热影响;而从金属面加工则由于陶瓷是最后加工的材料,有足够的热积累时间熔化陶瓷涂层,从而直接打通小孔。当毫秒激光的能量密度提高至6369 J/cm2时,热量在涂层中的积累速度加快,陶瓷材料能够快速熔化,从而避免了金属基体先于陶瓷熔化的现象,同时,加工过程中熔化后的陶瓷会经过孔通道,从而出现附着在孔壁上的现象。采用皮秒激光加工陶瓷涂层仅需要能量密度达到32 J/cm2,皮秒激光旋切制孔是将小孔圆周上的材料全部剥蚀掉,直至孔打通,而孔内的材料会从孔中掉出。皮秒激光加工中产生的等离子体冲击力会引起涂层的开裂,由于热障涂层制备方法不同引起涂层中的裂纹方向有所不同,等离子喷涂制备的涂层为层状结构,裂纹易沿平行于表面方向生长,而EB-PVD制备的涂层为柱状晶结构,裂纹多出现在柱状晶的间隙。
- 孙瑞峰张晓兵曹文斌巩水利张晓鹏
- 关键词：激光皮秒热障涂层微裂纹
- 焊接用大功率YAG激光耦合装置的研制
- 2010年
- 为增大激光器输出功率,实现中厚度板的激光焊接,研制了一套YAG激光耦合装置。利用非相干合成技术将三束激光合成为一束大功率激光,再通过耦合技术经由一根光纤输出。对耦合装置的焊接性能进行测试表明,与单束激光源相比,该装置可使焊接材料厚度大幅度增加,提高了加工效率。
- 白凤民焦佳能石功奇David Howse张晓鹏张雁
- 关键词：大功率激光激光焊接非相干合成
