激光二維運動控制系統開發(fā)及激光誘導Fe基TiN強化復合層形成基礎研究.pdf

1、激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工等的一門技術。激光加工作為先進制造技術已經廣泛應用于各大國民經濟重要部門，對提高產品質量、勞動生產率、自動化、無污染、減少材料消耗等起到越來越重要的作用。
　　在現代工業(yè)的不斷發(fā)展的背景下，機械工業(yè)產品被要求具備越來越優(yōu)秀的性能，能夠在惡劣的工作環(huán)境下長期穩(wěn)定的工作。在工業(yè)生產中材料或零件的失效多發(fā)生在其表面或從表面開始，有關資料顯示：表面損傷

2、失效占全部失效的80％以上，其中我國僅因磨損造成的損失就高達每年數千億元。而通過表面技術來降低磨損、改善潤滑帶來的經濟效益約占國民經濟總產值的2％以上。因此，研究如何提高材料表面的耐磨性是很具有研究價值的課題。
　　激光誘導原位生成金屬陶瓷復合層兼有金屬基體和陶瓷增強相的雙重優(yōu)點,而且原位反應法促使復合層與基體潤濕良好,結合力強,且清潔無污染,近年來成為金屬基復合材料制備領域及材料表面改性領域的重要發(fā)展方向。
　　課題試驗將

3、以TiO2為主要成分的混合物以一定比例敷在 Fe基試樣表面，通以一定流量氮氣（N2），在激光掃描輻照誘導作用下將TiN原位復合于Fe基試樣表層，而并不是沉積于Fe基試樣的表面，同時Fe基體也未經歷熔化再凝固的循環(huán)。
　　原位復合TiN形成條件的問題是熱力學的問題，研究使用物質吉布斯自由能函數法(Φ函數法)進行熱力學計算。由此經過計算可獲得激光誘導Fe基復合層TiN形成的熱力學溫度，從而通過調控激光溫度場來控制TiN的形成。通過研究

4、激光輻照溫度場的數值模擬來掌握輻照過程中溫度場分布、演變，對于理論研究和實驗均具有指導意義。近幾年數值模擬基本上都利用通用型商業(yè)軟件來處理初始條件、邊界條件以及優(yōu)化方面，節(jié)省了大量的實驗時間。研究通過ANSYS軟件進行溫度場模擬分析獲得實驗進行的可行性參照。
　　試驗中激光器作為移動光源需要進行XY軸方向上的二維運動，由于現有的運動控制程序不便于完成運動要求，因此開發(fā)了一種激光二維運動控制系統。該系統不僅滿足試驗所需運動控制條件，