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1、贵州大学本科实习报告 第 6 页 实习报告 学 院： 材料与冶金学院 专 业： 材料物理 班 级： 081 班 学 号： 080802110117 学生姓名： 指导教师： 2012年3月18日实习地点：贵阳市小河区海泰激光加工技术中心 贵州大学新校区实验中心实习时间：2012年2月27日3月18日实习组员： 实习目的：1、熟悉激光设备，了解激光产生的基本原理，学习激光设备的操作技术； 2、学会使用测试材料耐磨性、硬度、热疲劳性等性能的各种仪器。 实习内容：在周老师的带领下，我们四人进行了为期3个周的实习，实习地点是贵阳市小河区的海泰激光加工技术中心和贵州大学新校区的实验中心。在海泰激光加工技术
2、中心里，我们首先学习了激光产生的基本原理，即激光是受激辐射产生的增强光，受激辐射与自发辐射有着本质的区别，它指的是高能级E2的粒子受到从外部入射的频率为的光子的诱发，辐射出一个与入射光子频率、波长、传播方向、能量等相同的光子，而该粒子跃迁回低能级E1的过程。产生激光的工作物质受激发后造成粒子数反转状态，并不断增强至占优势状态。将受激发的工作物质放在两端有反射镜的光学谐振腔中，并提供外界光辐射，如氙灯、氪灯辉光放电等，则受激辐射将不断产生激光光子，在此产生的光子中，运动方向与光腔轴线方向一致的光子，被两端的反射镜不断地往返反射，来回振荡，从而得到放大。当这种放大超过腔内损耗（包括散射、衍射损耗等
3、），即光放大超过腔内的阙值时，则会在激光腔的输出端产生激光辐射激光束。海泰激光加工技术中心的激光设备是高功率CO2激光器系统，激光加工成套设备系统包括激光发生器、冷水机组、数控系统、加工机床。它又分为横向流动型CO2,激光器和快速轴流型CO2激光器。横向流动型CO2激光器其构造是三折光腔装置，由结构相同的前光腔体和后光腔体组成，前后两个光腔体内包括折转镜与一体化调整结构、非同轴双波纹管结构、窗口镜座与后反镜座调整结构、光腔机械定位和腔镜调整机构、光腔外部冷水循环机构；快速轴流型CO2激光器其主要构造是由细放电管、高速风机、热交换器以及气流管道等多部分组成。高功率CO2激光器其输出波长为10.6
4、m，它具有以下重要特点：（1）高功率，其最大连续输出功率已达25kW；（2）高效率，其总效率为10%左右，比其他加工用激光器的效率高得多；（3）高光速质量，其模式较好且较稳定。其中横向轴流型CO2激光器广泛应用于材料的表面改性加工领域，如激光表面淬火、激光合金化、激光熔覆、激光表面非晶化等；而快速轴流型CO2激光器主要应用于激光切割、激光焊接等。且该激光器的主要特点有：（1）光束质量好；（2）功率密度高；（3）电光效率高，可达26%；（4）结构紧凑；（5）可以连续和脉冲双制运行。激光加工技术的特点有：（1）由于它是无接触加工，并且高能量激光的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的；
5、（2）它可以对于多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料；（3）激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件；（4）激光加工的工件热影响区小，工件热变形小，后续加工量小；（5）激光刻通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工；（6）激光束易于导向，聚焦实现各方向变换，极易与数控系统配合，对于复杂工件进行加工，因此它是一种极为灵活的加工方法；（7）生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益显著。我此次研究的毕业课题是激光原位合成增强相的工艺设计，小河区海泰激光加工技术中心的设备对我的课题设计具有很大的帮助。首先我学习了激光熔覆与激光合金化的理论基础：激光熔覆
6、与激光合金化都是利用高能密度的激光束所产生的快速熔凝过程，在基材表面形成与基材相互融合的，且具有完全不同成分与性能的合金覆层。二者工艺过程相近，但却有原则上的区别：激光熔覆中覆层材料完全融化，而基材融化层极薄，因而对覆层材料成分的影响极小；而激光合金化则是在基材表面的熔覆层内加入合金元素，从而形成以基材为基的新的合金层。激光熔覆不是把基体上熔覆金属作为溶剂，而是将另行配置的合金粉末融化，把其成为熔覆层的主体合金，同时基体合金也有一薄层融化，与其形成冶金结合。而激光原位合成技术的显著特征是增强体和基体具有更好的相容性，界面处无杂质或其它中间相同时，因为原位合成的增强体具有优异的力学性能和热稳定性
7、能，保证了复合材料具有足够的强度传递能力，可以避免发生界面处的裂纹扩展现象。照射覆此外，我们还了解到，与其它激光器相比，CO2激光器有着以下优缺点：1、优点：具有较好的方向性、单色性和较好的频率稳定性。而气体的密度小，不易得到高的激发粒子浓度，因此，CO2气体激光器输出的能量密度一般比固体激光器小。2、缺点：CO2激光器的转换效率是很高的，但最高也不会超过40，这就是说，将有 60以上的能量转换为气体的热能，使温度升高。而气体温度的升高，将引起激光上能级的消激发和激光下能级的热激发，这都会使粒子的反转数减少。并且，气体温度的升高，将使谱线展宽，导致增益系数下降。特别是，气体温度的升高，还将引起
8、CO2分子的分解，降低放电管内的CO2分子浓度。这些因素都会使激光器的输出功率下降，甚至产生“温度猝灭”。在实习过程中，我们并没有亲自动手操作激光仪器，所以对其使用方法我们只是学习了小部分，了解其开机、关机及操作过程都是由电脑控制及人操作。激光器的启动程序如下：1. 在不通过激光器控制回路对冷水机控制时，先启动冷水机。2. 打开激光器气源钢瓶阀门。3. 将电源总开关A1 置于【ON】，此时显示屏工作，显示激光器的各种状态。4. 按下主电压开A4按钮，此时 主电压信号灯（D2）亮。 机柜顶部橙色信号灯亮。激光器内的循环冷却风机开始运转。真空泵开始工作。在激光器抽真空过程中，显示屏显示实时压力值，
9、当工作在正常运转.程序自动起动时，激光器真空可抽至5-7mbar。当气压到达启动气压时：罗茨泵合上。激光工作气体充入谐振腔，高压指示灯闪烁。激光器气压控制部分开始工作。一旦达到设定的运转气压，显示屏显示机器正常。5. 检查联锁回路 通常，所有故障指示灯都不显示，否则，应清除故障，按“复位”按钮清除存储的故障信号。 6.调节工作气压。 7.选择运转方式。 8.按惯例检查以确保所有激光器安全预防措施都已作好， 最重要的是放置好挡光板。 9.将高压钥匙开关A5置于开【ON】档。 10.按下高压开按钮A7，此时。 高压控制灯亮。 激光器顶部橘黄色警告灯闪亮。 延时6 秒钟后吸合，高压单元产生高压。 此
10、时激光器开始正常运转，是否有激光输出取决于所选择的运转方式，当激光器运转时，可通过显示屏上电流显示的放电电流来检验放电管工作是否正常。此后，激光设备的进刀位置、移动方向均由操作人员在操作面板上预先设置。在贵州大学新校区的实验中心，我们先学习了金相制样的方法、观察设备以及测试材料性能的设备，其设备、物品和药品主要有砂轮机、抛光机、镶样机、0-6号砂纸、金相观察的电子显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、腐蚀剂、酒精等。我们还学到了金相制备的全过程，其过程如下：线切割试样镶样机镶样磨样抛光机抛光酒精清洗风干预观察腐蚀风干金相显微镜观察照相保存，其中，在抛光酒精清洗风干预观察步骤当中，由于人为原因、外
11、界环境原因及实验设备等原因会造成制成的试样会有划痕，则需重复上述步骤，直到没有划痕为止，才能进行下步实验！在观察金相试样过程中，要掌握几种常见的组织，还要能够分析为什么通过激光原位合成会出现这些组织？心得体会通过此次实习，让我学到了很多课堂上根本学不到的东西，并运用了自身的理论知识与实际的应用相结合，让我了解到了自己很多不足的地方，了解到自己理论知识的欠缺，在这次实习过程中感谢老师在这段时间里对我的指导和教诲，使我从中受益非浅。在这次实验中让我知道：1.准备越充分，实验越顺利。 古人云，磨刀不误砍柴工。前期的知识储备、文献储备、材料准备、方法准备可以避免手忙脚乱，充分的预实验使你充满信心。一步
12、一个脚印，就不必“从头再来”。最不能容忍的是在开始的几步偷懒，造成后面总有一些无法排除的障碍。2.交流是最好的老师 做实验遇到困难是家常便饭。你的第一反应是什么？反复尝试？放弃？看书？这些做法都有道理，但首先应该想到的是交流。对有身份的人，私下的请教体现你对他的尊重；对同年资的人，公开的讨论可以使大家畅所欲言，而且出言谨慎。千万不能闭门造车。 一个实验折腾半年，后来别人告诉你那是死路，岂不冤大头？3.一半时间做实验，一半时间看文献。 千万不能把时间全部消耗在实验台上。看文献、看书、看别人的操作、听别人的经验、研究别人的思路，边做边思考。要学会比较，不要盲从。否则，会被一些小小的问题困扰许久。所以我会在以后的工作学习中不断要求自己，完善自己，让自己做的更好。6