精密表面加工技术
专题论文汇编
典型材料表面激光清洗技术的研究进展
赵海朝;宋启良;王瑞;乔玉林;马宇帆;孙传伟;[目的]激光清洗技术相较于传统的机械法、化学法清洗，具有无污染、无耗材、不伤及母材等优点。[方法]阐述了激光清洗技术的原理和分类。总结了激光清洗技术在石质材料，以及铝合金、钛合金、镁合金、碳钢等金属材料表面清洗中的研究和应用现状。[结果]对激光清洗技术的发展前景进行了展望。[结论]激光清洗作为一种高效、绿色的表面处理技术，在航空航天、船舶与海洋、精密仪器制造等领域具有广阔的应用前景。
模具钢表面皮秒激光分步烧蚀抛光工艺研究
朱胜旺;纪成龙;王成金;王志文;[目的]轮胎模具在制造过程中产生的较深划痕需要被去除，以降低表面粗糙度。[方法]采用皮秒脉冲激光器进行分步烧蚀抛光试验，即先通过激光烧蚀的方式去除模具表面的划痕，再进行激光抛光。通过设计激光烧蚀的正交试验和激光抛光的单因素试验，探求最佳工艺参数组合。[结果]当激光能量密度为0.11 J/cm~2，扫描速率为10 mm/s，扫描间距为0.01 mm时，可以去除材料表面深度约38μm的划痕，材料去除机理为烧蚀气化。在激光能量密度为0.39 J/cm~2，扫描速率为1 250 mm/s，扫描间距为0.018 mm时，通过第二步的激光抛光工艺可将材料表面粗糙度Ra由(1.404±0.132)μm降低至(99±18) nm，总降低率为92.9%，激光抛光机理为表面浅熔融。经过两步激光处理后，材料表面显微硬度由(235.9±17.3) HV提升至(316.3±6.5) HV。[结论]通过分步烧蚀抛光的激光加工技术可以获得光洁、无划痕且高硬度的35钢表面，有利于后续硫化工艺中的脱模过程。
304不锈钢化学蚀刻-激光加工多级织构化及其摩擦学性能
翁文丰;万鹏;曹达华;李文轩;贾丹;[目的]针对激光制备表面微纳结构在机械外力作用下易遭受磨损和破坏的难题，提出将化学蚀刻和激光加工相结合的方法在304不锈钢表面构建多级织构。[方法]先对304不锈钢化学蚀刻形成一级织构，再通过激光加工得到面积密度为20%的二级织构。研究了304不锈钢表面多级织构化后的微观结构、成分、相组成和显微硬度，以及在食用油润滑条件下表面织构形状对不锈钢表面摩擦学性能的影响。[结果]304不锈钢经化学蚀刻后表面形成了规则排布的凸点，平均摩擦因数降低16%。进一步激光加工后，304不锈钢表面发生重熔和硬化，形成了直径约55μm的液滴状斑点，显微硬度升至(205.4±36.2) HV，平均摩擦因数降低。激光加工构建的表面织构为正方形时，304不锈钢的平均摩擦因数最低(为0.085)，耐磨减摩性能最佳。[结论]通过化学蚀刻和激光加工复合工艺可在不锈钢表面获得稳定的多级织构，有助于推动不锈钢材料在耐磨、减摩及不粘产品领域的应用。
高温氧化316L不锈钢电解抛光工艺
张硕;梁潇;束春慧;朱晴晴;赵雪同;燕爱林;王振卫;汪玉;[目的]不锈钢在高温烧结后表面会形成致密的灰黑色氧化膜，影响后续加工及使用，因此需要采取措施去除该氧化膜。[方法]对高温氧化后的316L不锈钢先进行浸蚀和酸洗处理，再电解抛光。通过正交试验和单因素实验优化了酸洗液的配方和工艺条件。重点研究了电解抛光过程中电流密度和抛光时间对316L不锈钢表面粗糙度和耐蚀性的影响。对比了不同工序处理后316L不锈钢的表面轮廓和微观形貌变化。[结果]较佳的酸洗配方和工艺条件为：盐酸220 mL/L，硫酸70 mL/L，金属盐X 60 g/L，温度70℃，时间6 min。电解抛光的较佳工艺条件为：电流密度50 A/dm~2，抛光时间85 s。在此条件下处理后，316L不锈钢的表面粗糙度Ra降至0.326 2μm，表面均匀平滑，耐蚀性显著提升。[结论]通过浸蚀和酸洗前处理再电解抛光，可有效去除高温氧化316L不锈钢表面的氧化膜，降低表面粗糙度，并显著提高其耐蚀性。
镍钛合金心血管支架的电化学抛光工艺
王雅丽;李志永;张威;于亚洲;柴明霞;[目的]选择性激光熔化(SLM)技术制备的镍钛合金组件表面品质往往较差，表面常附着一些部分熔化的粉末，应进行适当的表面处理。[方法]采用氯化钠-乙二醇电解液对选区激光熔化制备的镍钛合金心血管支架进行电化学抛光。研究了电压、温度和抛光时间对镍钛合金心血管支架表面粗糙度的影响。分析了较佳条件下电化学抛光后心血管支架的表面形貌、化学成分和表面润湿性。[结果]较佳的电化学抛光参数为：电压25 V，温度28℃，时间25 min。在该条件下电化学抛光后，NiTi合金支架表面变得光滑均匀，表面粗糙度Sa低至0.31μm，水接触角增大到103.5°，即疏水性提升。[结论]电化学抛光能够显著提高以SLM工艺制备的镍钛合金心血管支架的表面品质，提高其生物兼容性。