納秒激光誘導(dǎo)鈦合金表面著色機(jī)理及其質(zhì)量評價研究.pdf

1、鈦合金以其密度小、耐腐蝕性強(qiáng)，以及優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和較高的比強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)材料、機(jī)械制造、航空航天、體育用品等民用工業(yè)及國防領(lǐng)域。在傳統(tǒng)激光加工技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸興起的激光著色技術(shù)，以其工藝簡單、生產(chǎn)效率高、易實(shí)現(xiàn)自動化、潔凈環(huán)保等優(yōu)勢，逐漸成為研究的熱點(diǎn)。通過激光著色，能夠提高鈦合金表面的光學(xué)性能，提高鈦合金的耐磨性和耐腐蝕性，并呈現(xiàn)出不同的色彩。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用Nd∶YAG納秒激光器在鈦合金表

2、面得到了不同的顏色效果，從激光與金屬相互作用的熱效應(yīng)出發(fā)，將鈦合金表面激光著色的熱作用劃分為了單脈沖、線掃描和面掃描三個階段，分別從單脈沖能量密度、脈沖重疊率和掃描重疊率三個角度分析了電流強(qiáng)度、掃描速度、重復(fù)頻率和線間距這四個工藝參數(shù)對著色表面顏色參數(shù)（L*、a*和b*值）影響規(guī)律。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了電流強(qiáng)度、掃描速度、重復(fù)頻率和線間距四個激光工藝參數(shù)與顏色參數(shù)（L*、a*和b*值）的預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)了對著色效果的有效預(yù)測，有利于指

3、導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。⑵利用分光光度計、光學(xué)輪廓儀、掃描電子顯微鏡和X射線能譜儀，分別從光學(xué)屬性、顏色參數(shù)、微觀形貌等方面進(jìn)行了分析與探討;利用構(gòu)建的空氣-氧化膜-鈦合金基底的三層結(jié)構(gòu)模型，從反射率及顏色參數(shù)兩個方面分別對實(shí)驗(yàn)值與理論值進(jìn)行了對比，兩者之間的差異較小，從而可以認(rèn)為不同顏色的形成是由于干涉作用引起的，最外層氧化膜的厚度不同，形成了不同的干涉效果。⑶針對當(dāng)前在著色質(zhì)量評價方面沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從顏色的穩(wěn)定性和均勻性兩個方面對著色樣本