基于長脈沖雜光激光沖擊強化技術研究.pdf

1、本文在分析國內外對激光沖擊強化技術研究現狀的基礎上,結合激光沖擊強化設備高功率固體激光器輸出激光特性,對高功率固體激光器中長脈沖雜光(放大自發(fā)輻射和由于調Q功能不理想導致的漏光)影響激光沖擊強化效果進行了基礎性研究和創(chuàng)新性探索,同時提出了改善激光沖擊強化設備的具體方案。本文研究內容和主要創(chuàng)新點如下:
　　 1.分析了用于激光沖擊強化的高功率固體激光器工作過程中長脈沖雜光存在的機理,并探討了長脈沖雜光對主脈沖激光輸出參數的影響,主

2、要包括對主脈沖激光能量、脈沖寬度和能量均勻度的影響；
　　 2.試驗研究了長脈沖雜光對激光沖擊誘導沖擊波的影響,同時研究了長脈沖雜光對激光沖擊強化鋁合金相關性能的影響,主要包括鋁合金表面殘余應力和表面質量的影響。研究結果表明:當固體激光器抽運功率保持不變,長脈沖雜光越強,激光沖擊誘導的沖擊波峰值壓力越小,鋁合金經過沖擊后表面的殘余壓應力越小,材料表面的粗糙度越大；當長脈沖雜光能量大到一定程度后,吸收層鋁箔會被燒蝕穿透,材料表面會

3、產生拉應力,降低了材料的機械性能；
　　 3.針對現有的激光沖擊強化物理模型,并從試驗結果中得到啟發(fā),在長脈沖雜光存在的基礎上,對現有的物理模型和激光誘導的峰值壓力公式進行了修正；
　　 4.針對現有激光沖擊強化設備存在的缺陷,提出了一些改進的措施,主要包括激光器的工作頻率、激光器的輸出光斑以及激光器的結構。通過改變激光器的工作方式并利用自變焦擴束系統(tǒng)可以提高激光器的工作頻率；利用相應的光學系統(tǒng)對激光器輸出光斑進行整形可