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激光及其复合热源的应用现状
时间:2024-10-24 21:29 点击: 次
激光及其复合热源的应用现状如下:
工业制造领域:
焊接方面:
新材料焊接:激光焊接可用于镁合金、铝合金、钛合金、中厚管线钢、高强钢、镍基合金、耐热钢以及复合材料等各种新材料和高强材料的焊接,能有效减少焊缝区的冶金损伤、热应力和焊接结构的变形,提高焊接接头的综合力学性能。例如在航空航天领域,大量使用钛合金等高性能材料,激光焊接技术可以确保零部件的高质量连接。
异种金属材料焊接:对于黄铜 - 紫铜、铜 - 钢、铝 - 钢等异种金属材料的焊接,与传统熔焊方法相比,激光焊接接头的性能显著提高,并且焊接精度更高、热影响区更小。在汽车制造中,为了减轻车身重量,会使用不同金属材料的组合,激光焊接能够很好地满足这种需求。
高效化焊接:激光焊接在汽车白车身的装焊、中厚板的焊接与切割、镀层管板的切割、管线铺设工程、船舶制造等行业取得了工业化应用新进展,并且运行成本不断下降,生产效率大幅提升。例如,激光远程扫描焊接采用光纤激光器,可实现快速扫描焊接,提高了生产效率。
复合热源焊接:激光与电弧的复合热源焊接技术得到了广泛应用。电弧可以稀释等离子体、预热工件并提高金属对激光的吸收率,而激光可引导电弧,使弧柱的电阻减小,场强降低,提高电弧的稳定性。激光 - TIG 复合热源的焊速可以达到激光焊接的两倍以上,激光 - MIG 复合热源的焊速比单独 MIG 提高了一倍以上。
切割方面:高功率和高光束质量的激光在切割领域优势明显,切口窄、热影响区小、无挂渣以及高切割速度等是激光切割工艺的特点。激光切割可应用于金属板材、管材、型材等多种材料的切割,在机械加工、建筑、装饰等行业应用广泛15。
表面处理方面:激光可以用于材料的表面改性、熔覆、强化、热处理等。例如,通过激光熔覆技术在金属表面添加耐磨、耐腐蚀的涂层,提高材料的使用寿命;对金属材料进行激光淬火处理,可提高材料的硬度和强度。半导体激光器在材料的表面加工应用中独具特色,具有重量轻、体积小、操作简易、便携灵巧等优点。
医学领域:
诊断方面:
光学成像诊断:激光诊断技术利用激光的高单色性、光强度高、准直性、偏振性等光学基本属性以及光与物质的相互作用来测量生物组织的微观结构、生理作用、生化分子浓度分布等关键指标,获取生物组织的结构和功能信息。典型的有光学相干断层成像(OCT)、光声成像、激光散斑成像、多光子显微成像、共聚焦成像、拉曼成像等技术,为疾病的诊断提供了重要的依据。
肿瘤诊断:激光光谱技术在肿瘤诊断中应用较多,尤其是在早期肿瘤的判定方面。通过外加光敏物质的诊断方法,注射光敏剂后进行激光照射,分析特性曲线明确肿瘤位置。
治疗方面:
强激光治疗:利用激光的光热效应,对生物组织进行凝固、汽化或切割来达到消除病变的目的。强激光治疗已经广泛用于眼科、皮肤科、泌尿外科、消化科、口腔科、耳鼻喉科等科室,作为 “光刀” 使用改变了传统手术方式。例如,飞秒激光手术在眼科领域具有较高的准确性、安全性和稳定性,被视为相对完美的临床眼科治疗方法。
光动力治疗(PDT):光敏剂在特定波长激光的激活下产生具有生物毒性的活性氧物质来杀伤靶组织,进而实施靶向治疗。该疗法具有选择性高、微创、可重复使用、无耐药性、能最大限度保留组织和器官完整性等优点,在恶性肿瘤及癌前病变、难治性微血管病变、难治 / 耐药性微生物感染等方面具有良好的应用前景。
弱激光治疗:又称低强度激光治疗或光生物调节治疗,激光作用于生物组织时不造成不可逆的损伤,而是刺激机体产生一系列的生理生化反应,对组织或机体起到调节、增强或抑制作用来达到治疗疾病的目的。例如,用于促进伤口愈合、疼痛缓解、炎症消退、组织再生、肌肉疲劳缓解等。
科研领域:
材料研究:激光可用于材料的合成、分析和表征。例如,利用激光诱导化学反应合成新型材料;通过激光拉曼光谱等技术分析材料的结构和成分;利用激光粒度分析仪测量材料的粒度分布等。
物理学研究:在高能物理实验中,激光可用于产生高能量的粒子束;在原子物理和分子物理研究中,激光可用于控制原子和分子的运动状态,研究其物理特性和相互作用。
电子信息领域:
半导体加工:激光在半导体芯片的制造过程中发挥着重要作用,如激光光刻、激光刻蚀、激光退火等工艺。激光光刻可以实现高精度的图形转移,是半导体制造中的关键技术之一;激光刻蚀可用于去除半导体材料的多余部分,形成电路图案;激光退火可以改善半导体材料的晶体结构,提高芯片的性能。
电路板加工:激光可以用于电路板的钻孔、切割、焊接等加工环节。与传统的机械加工方法相比,激光加工具有更高的精度和效率,能够满足电子设备小型化、集成化的发展需求。