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摘要
为提高激光抛光表面光洁度,采用1 070nm,200W光纤激光器(SPI激光器SP-200C-A-A6-A-C)进行激光抛光实验。首先在电镀纯Ni样品上进行实验,采用相同的参数对Ni/Al2O3(4.4%,体积百分比)纳米复合材料进行激光抛光。在其他参数相同的情况下,通过改变激光能量密度进行实验,最后通过形貌和微观结构表征研究Al2O3纳米颗粒对Ni抛光性能的影响,再利用光学和热物理性质对激光熔化进行了数值模拟。结果表明,在最佳激光抛光工艺条件下,Ni/Al2O3的表面粗糙度由323nm降低到72nm,纯Ni的表面粗糙度由254nm降低到107nm。在纳米颗粒的帮助下,标准化表面粗糙度降低了近2倍。激光加工区截面的微观结构研究表明,通过添加Al2O3纳米粒子,激光熔化区(MZ)深度从1.8μm增加到3.2μm,而热影响区(HAZ)的大小从8.4μm显著减小到2.9μm。激光抛光中通过纳米粒子调节熔池动力学,克服了激光抛光的基本限制。随着纳米粒子对热物理性质的改变,热毛细流动的开始发生了改变,从而为毛细区提供了更宽的处理窗口。纳米颗粒的增黏作用提高了毛细区的平滑效率。数值模拟进一步证明了纳米颗粒抑制了热传递,增强了表面层内的热积累,从而降低了MZ深度。纳米粒子限制了晶粒的生长,提高了晶粒生长温度,使热影响区缩小。
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