研究目的
在开放空气和水下加工条件下,使用Nd3+:YAG激光器在NiTi形状记忆合金(SMA)上制造精确且质量优良的微通道,并研究加工条件和扫描速度对切缝尺寸、表面形貌和相变温度的影响。
研究成果
该研究成功展示了在开放空气和水下环境中使用Nd3+:YAG激光器在NiTi形状记忆合金上制备微通道。水下加工获得了更清洁的表面,无碎屑或重铸层形成,而开放空气加工则导致表面不规则。与未加工材料相比,加工样品的相变温度略有偏移,表明对智能材料特性影响极小。研究发现,在水下环境中以532纳米激光波长和10微米/秒的扫描速度可获得高质量的微通道制备效果。
研究不足
该研究仅限于使用纳秒脉冲Nd3+:YAG激光器,未探索其他类型激光器或脉冲持续时间。也未研究其他环境条件或加工参数的影响。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用调Q Nd3+:YAG激光器(三种波长分别为1064 nm、532 nm和355 nm),在开放空气和水下环境中对NiTi形状记忆合金薄片进行微通道加工。激光脉宽为9 ns,重复频率10 Hz,输出能量保持100 mJ,扫描速度范围4–14 μm/s。
2:样品选择与数据来源:
使用尺寸为10 mm × 10 mm × 350 μm的NiTi薄片(镍含量55%,钛含量45%),水下加工时样品固定于丙烯酸容器中。
3:实验设备与材料清单:
调Q Nd3+:YAG激光器(Quanta-Ray INDI)、计算机控制X-Y微动平台、丙烯酸容器、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)及紫外-可见光谱仪(UV-Vis)。
4:实验流程与操作步骤:
在不同激光波长和扫描速度条件下,分别于开放空气和水下环境加工NiTi薄片,加工后分析表面形貌、结构变化及相变温度。
5:数据分析方法:
采用FE-SEM分析表面形貌,XRD进行结构分析,DSC测定相变温度,UV-Vis光谱仪检测吸光度。
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Nd3+: YAG laser
Quanta-Ray INDI
Used for microchannel fabrication on NiTi SMA sheets.
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FE-SEM
Used for surface morphology analysis.
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XRD
Used for structural analysis.
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DSC
NETZCH Polyma 214
Used for phase transformation temperature analysis.
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UV-Vis spectroscopy
Used for absorbance analysis.
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