脉冲激光清洗铜基铝材的机理与试验研究

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1、学校代码10530学号201520160076分类号TH161密级公开硕士学位论文脉冲激光清洗铜基铝材的机理与试验研究学位申请人张煜指导教师彭锐涛教授学院名称机械工程学院学科专业非全日制工程硕士（机械工程领域）研究方向数字化设计与制造二○一八年六月三日MechanismandExperimentalStudyonPulseLaserCleaningCopperBasedAluminumMaterialCandidateZhangYuSupervisorProf.PengRuitaoCollegeSchoolofMechanicalEngine

2、eringProgramMechanicalEngineeringSpecializationDigitalDesignandManufacturingDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJun.3th,2018湘潭大学硕士学位论文摘要铜铝复合材料集合了铜与铝的物理、化学、热学、力学性能是一种综合性能好，使用广的新型复合材料。铜铝复合材料广泛用于电子制造、电器制造、机械、汽车和设备仪器等各行各业。由于铜铝复合材料在使用过程中，会逐渐磨损，使得合金材料逐渐失去原本的材

3、料性能。因此需要按比例从新生成铜铝合金材料。研究铜铝材料结合过程中，最关键的问题是要把铝材完全去除掉，重新进行生产。目前还只采用一些化学方法进行处理，但化学处理法会污染环境、操作失误造成人员安全与健康。本课题从改善铜铝合金材料性能出发，探索性的采用激光清洗技术对铜基铝材进行清洗研究工作，从理论与试验中对后续研究应用提供指导。激光技术已经广泛用于科学研究、国防以及平时的日常生活并产生深远的影响。激光清洗是随着激光技术发展而发展起来的一种新型绿色清洗技术。本研究在现有的激光修整系统基础上，使用皮秒脉冲激光器作为清洗中的加热光源，搭建激光清洗试验平

4、台，为后续试验研究提供支持；其次，脉冲激光具有脉冲时间短、能量强等特点，考虑激光清洗物理过程基础上，建立了激光清洗数学物理模型，应用模型数值分析了皮秒脉冲激光清洗铜材料与铝材料的激光功率范围，为后续试验研究提供理论指导；随后，开展了激光清洗去除铜材料与铝材料试验研究，采用三维超景深观测铜表面与铝表面形貌，并测量了凹坑的半径、周长、面积与凹坑深度等，得出激光清洗去除铜材料与铝材料的激光工艺参数并与数值分析进行对比；最后，提出水间隔辅助激光法清洗铜基铝材工艺方法，开展了水间隔辅助激光清洗试验，采用超景深三维显微系统观察与观测了清洗后材料表面质量，

5、并与无水辅助下激光清洗进行对比分析。本文通过对激光清洗铜基铝材理论与试验研究，得出脉冲激光清洗去除铜材料与铝材料的激光工艺参数，调节激光参数下能对铝材料进行清洗去除，而不损失铜材料的表面质量，但是激光清洗技术需要运用光学、气体动力学、热学、物理学、机械设计等多学科理论知识，需要进一步完善试验平台，提高理论研究精确性与试验研究的可靠性。关键词：激光清洗；数学物理模型；铜材料；铝材料；水辅助激光清洗法I湘潭大学硕士学位论文AbstractThecompositesofcopperandaluminumareanewcompositemateria

6、lwhichcombinesthephysical,chemical,thermalandmechanicalpropertiesofcopperandaluminum.Itiswidelyusedinallwalksoflife,mainlyincludeelectronicmanufacturing,electricalmanufacturing,machinery,automobileandequipment.Duetothegradualwearintheprocessofthematerialuse,thealloymaterial

7、sgraduallylosttheiroriginalmaterialproperties.Therefore,itisnecessarytoregeneratethealloymaterialsofcopperandaluminuminproportion.Themostimportantprobleminthestudyofthealloymaterialistoremovethealuminumcompletelyandre-produceit.Atpresent,thechemicalmethodsareusedtodealwitht

8、heproblem,however,thechemicaltreatmentcanpollutetheenvironment,andthemisoperationc