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直接激光烧结微孔铜镜研究

方明  
【摘要】:激光腔镜热变形是阻碍高功率激光器发展的一个主要瓶颈之一,采用微通道/微孔镜有望解决这个问题。铜镜是常用的激光腔镜,目前还没有制作微通道/微孔铜镜的方法。普通的微孔金属材料可以满足微孔铜镜的孔隙特性要求,但是其与铜镜面之间的连接则是一个技术难题:两者之间需要冶金连接,而一般的钎焊方法由于液态钎料会在毛细力的作用下堵塞微孔金属材料的孔隙,因而无法使用。本论文采用直接激光烧结技术在铜镜面上制作了微孔层,实现了微孔铜镜的制作,其次在金属粉末材料中添加不同含量制孔剂,研究了制孔剂对烧结行为和微孔铜镜孔隙特性的影响,获得了一些有价值的结果,具体如下: (1)对Cu镜面进行了表面改性处理,通过采用打磨、氧化处理、激光表面熔覆等步骤对紫铜表面进行处理,使之适合作为Cu合金粉末直接激光烧结的基板,并采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、金相显微镜、能谱分析仪(EnergyDispersive X-Ray Spectroscopy,EDX)等分析证明了烧结层与Cu基底之间实现了冶金结合。 (2)在Cu基底上进行了直接激光烧结Cu基合金粉末实验研究,采用Cu及CuP合金两相粉末,运用液相烧结原理,成功地在Cu基底上烧结了微孔Cu合金层。 (3)在Cu合金粉末中加入NaCl和MgSO4作为制孔剂,研究了该制孔剂对烧结行为和孔隙特性的影响。发现:MgSO4在激光作用下分解,且有O2生成,造成Cu颗粒的氧化,使烧结性能变差,球化现象严重。NaCl在激光作用下全部熔化,其作用相当于液相烧结中增加了液相,凝固后的NaCl覆盖在烧结层表面。NaCl去除后留下的孔隙呈不规则长条状。随着NaCl含量的增加,不仅生成孔隙数量增加,孔隙尺寸也增大。NaCl含量和金属混合粉末之比为0.5时,孔隙率可达到57%,并且孔隙互相贯通而试样强度依然较好。


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