摘要
随着社会对环保、清洗效率以及清洗后表面质量的要求越来越高，传统清洗方法如：机械清洗、化学溶剂清洗、水射流辅助清洗以及超声波清洗等，已无法满足需求。传统清洗方法不仅清洗效率以及清洗后表面质量得不到保证，而且清洗范围及领域受到限制，还容易对环境造成污染。激光清洗技术作为21世纪最具潜力的清洗手段，具有绿色环保、无接触、成本低、可控性好、清洗效率高、清洗时不产生污染物、可选区精密清洗、可清洗难以到达的危险区域以及清洗后表面质量高等优点，目前已被广泛应用到航空飞机等表面漆层清除、发动机积碳清除、轮船等表面锈层以及微生物清除等多个领域。本文主要将航空航天领域常用2024铝合金作为基材，表面均匀涂布TB06-9、TS70-1复合漆层作为研究对象，利用高能脉冲激光器对其进行正交试验与单一变量试验研究；将某飞机尾喷管（钛合金）表面积碳以及某发动机（铁基合金）表面积碳作为研究对象，利用高能脉冲激光器对其进行单一变量试验研究。主要研究工作如下： （1）通过正交试验，分析激光清洗参数对清洗效果的影响规律。对清洗后基体表面的显微形貌、元素含量、三维形貌以及平均表面粗糙度的表征与分析后发现，在众多激光清洗参数中，激光平均功率与脉冲频率对除漆效果与除漆后基体表面完整性影响较大，扫描速度次之，光斑直径影响较小。 （2）通过激光除漆单一变量试验研究，当扫描速度保持500mm/s不变，能量密度为21.23J/cm2时，取得了最佳的清洗效果，此时基体表面完整性保持最好，最表层晶粒发生细化，取向发生改变，并且显微硬度提高了6%，基体表面性能在一定程度上得到提高。当能量密度保持24.77J/cm2不变时，扫描速度越小，激光与基体表面之间产生的热效应越高，基体越容易被烧蚀，表面完整性越容易被破坏，当扫描速度过大时，则会导致激光产生的热效应过小，不能对漆层进行有效的去除。 （3）通过激光平均功率对钛合金表面积碳去除影响的研究，在其他清洗参数保持不变的条件下，激光平均功率越大，产生的热效应越大，基体表面积碳越容易被去除的同时，表面完整性也越容易被破坏，需要不断对清洗参数进行优化，选择最佳的清洗参数匹配。通过激光平均功率对铁基合金表面积碳去除影响的研究，在激光平均功率22.50W，扫描速度500mm/s，脉冲频率10kHz，光斑直径0.03mm时，取得了良好的清洗效果，此时基体表面完整性保持最好，最表层晶粒发生明显细化，接触角保持在112.63°，结果表明激光清洗合金表面积碳，是一种有效的积碳清除方式。
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