磁场辅助的皮秒激光诱导液体等离子体表面微织构加工技术及其机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51705258
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0509.加工制造
- 结题年份:2020
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:傅秀清; 章永年; 黎宁慧; 王玲; 洪伟; 牛恒泰;
- 关键词:
项目摘要
Picosecond laser direct writing is one of the most important technologies to create micro surface textures, however, it still suffers from some limitations in energy utilization, machining efficiency and multi-materials machining capability. This proposal aims to create complex micro-features on the surface of multi-materials using picosecond laser induced liquid plasma micromachining technology, and magnetic field is incorporated to improve the machining accuracy, stability and efficiency.. Firstly, the mechanism of single-pulse laser induced plasma micromachining is studied to model the micro-plasma initiation, its subsequent spatial and temporal evolution as well as its interaction with the workpiece material. Then an electromagnetic field is designed by FEM to study the effect of magnetic field on the induced plasma confinement and the surface morphology. Furthermore, the hybrid mechanism of magnetic field assisted laser induced liquid plasma surface texturing is explored and a model of multi-pulses laser induced plasma micromachining is developed. Finally, the machining strategy of creating complex micro-features on multi-materials is obtained by the integration of the model of laser induced plasma micromachining on multi-materials and the path planning. The findings of this research will promote the industrial applications by use of picosecond laser surface texturing.
皮秒激光直写是材料表面功能微织构加工的重要实现技术,但在多材料加工、能量利用率及加工效率方面存在局限性。本项目主要针对为解决皮秒激光微织构加工局限性问题开发的新工艺技术—激光诱导液体等离子体微加工技术展开研究,融合磁场辅助复合机制,以提升多材料表面复杂形状微织构的加工精度、稳定性及效率为目标,分别研究皮秒激光诱导液体等离子体单脉冲微加工机理,建立金属表面加工物理模型;利用有限元辅助设计电磁场,建立磁场对单脉冲下等离子体压缩及工件表面微坑形貌的影响规律;探索磁场作用与皮秒激光诱导液体等离子体微加工复合机制,揭示磁场辅助下激光诱导液体等离子体微织构加工机理,建立连续脉冲加工模型;替换加工材料建立多材料表面微织构加工模型,优选工艺参数,结合路径规划获取复杂形状微织构加工控制策略。项目的研究成果对于促进皮秒激光微织构加工的工程应用,具有重要的理论意义和应用价值。
结项摘要
本项目重点针对皮秒激光表面微织构加工在多材料加工、能量利用率及加工效率方面存在的局限性问题,开发皮秒激光诱导液体等离子体微加工技术,以提升多材料表面微织构加工精度、质量及效率为目标,对比分析了皮秒激光直写微加工和皮秒激光诱导液体等离子体微加工效果,确立了皮秒激光诱导液体等离子体微加工的优势,进一步建立了皮秒激光诱导液体等离子体单脉冲物理模型,揭示了微加工机理;提出了磁场辅助皮秒激光诱导液体等离子体微加工技术,揭示了工艺参数对等离子体、空泡及微加工的影响规律/机理;提出了流动水辅助皮秒激光诱导液体等离子体微加工技术,研究了工艺参数对微加工结果影响规律,并进行了工艺参数优化;采用优化的工艺参数实现了不锈钢、陶瓷、玻璃、PMMA等材料表面不同微结构的高质量加工。项目研究提供了更优的皮秒激光表面微织构加工技术,可提升微织构加工精度、加工质量及加工效率,拓展其在关键工程元器件中的应用潜力,具有重要的应用前景和战略经济价值。
项目成果
期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Comparative assessment of picosecond laser induced plasma micromachining using still and flowing water
使用静水和流水进行皮秒激光诱导等离子体微加工的比较评估
- DOI:10.1016/j.optlastec.2019.105623
- 发表时间:2019-11
- 期刊:Optics and Laser Technology
- 影响因子:5
- 作者:Wang Xingsheng;Huang Yuke;Xu Bin;Xing Youqiang;Kang Min
- 通讯作者:Kang Min
Fabrication of ordered hierarchical structures on stainless steel by picosecond laser for modified wettability applications
利用皮秒激光在不锈钢上制造有序分层结构,用于改进润湿性应用
- DOI:10.1364/oe.26.018998
- 发表时间:2018
- 期刊:Optics Express
- 影响因子:3.8
- 作者:Wang Xingsheng;Li Chengyu;Hong Wei;Ma Chenbin;Xing Youqiang;Feng Jun
- 通讯作者:Feng Jun
Influence of pulse energy on machining characteristics in laser induced plasma micro-machining
激光诱导等离子体微加工中脉冲能量对加工特性的影响
- DOI:10.1016/j.jmatprotec.2018.06.031
- 发表时间:2018-12
- 期刊:Journal of Materials Processing Technology
- 影响因子:6.3
- 作者:Xingsheng Wang;Chenbin Ma;Chengyu Li;Min Kang;Kornel Ehmann
- 通讯作者:Kornel Ehmann
短/超短脉冲激光诱导等离子体微加工研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:激光与光电子学进展
- 影响因子:--
- 作者:王兴盛;黄宇珂;沈博;徐斌;章剑;缪洁良
- 通讯作者:缪洁良
Numerical simulation and experimental study on picosecond laser ablation of stainless steel
不锈钢皮秒激光烧蚀数值模拟与实验研究
- DOI:10.1016/j.optlastec.2020.106150
- 发表时间:2020-07-01
- 期刊:OPTICS AND LASER TECHNOLOGY
- 影响因子:5
- 作者:Wang, Xingsheng;Huang, Yuke;Xu, Bin
- 通讯作者:Xu, Bin
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其他文献
非小细胞肺癌患者化疗前后的C反应蛋白和血清白蛋白水平变化
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:中国现代医学杂志
- 影响因子:--
- 作者:王兴盛;田振伟;储洪博;姚小梅
- 通讯作者:姚小梅
SIGIRR 对 CpG 诱导的人气道 H292 细胞 TLR9 表达的影响
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:老年医学与保健
- 影响因子:--
- 作者:王兴盛;赵云峰;吴学玲;钱桂生;张椿
- 通讯作者:张椿
足式机器人单腿缺失故障的容错行走研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:机械科学与技术
- 影响因子:--
- 作者:史航;章永年;王兴盛;康敏;汪小旵
- 通讯作者:汪小旵
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