纳秒-飞秒激光复合制备TC4合金高抗反射表面

摘要：

单一使用皮秒或者飞秒激光器制备抗反射表面已经可以取得很好的结果,但是其加工效率不满足工业生产的需要.提出利用纳秒-飞秒激光复合制备金属高抗反射表面的方法和思路.使用纳秒、飞秒两种激光器对TC4钛合金表面进行刻蚀处理,在金属表面引入微纳米结构,使其在电磁波波长200～2 500 nm间的反射率降低至2％以内并分析作用机理.首先利用纳秒激光在TC4钛合金表面刻蚀槽状结构,该结构在波长200～2 500 nm的最佳平均反射率为5.76％,飞秒激光扫描后,平均反射率降低至3.5％.然后,构造复合结构在槽状结构基础上进一步优化金属表面的抗反射性能,在波长200～2 500 nm的最佳平均反射率为1.87％.最后,制备复合结构,制备中其表面形貌呈现出对齐状和蜂窝状两种微孔排列方式.设计并验证控制激光脉冲起始位置方法,可制备出稳定蜂窝状结构,蜂窝状孔排列的复合结构在波长200～2 500 nm的最佳平均反射率可降低至1.63％.单位面积内蜂窝状复合结构的有效表面占比更大;同时可以附着更多的纳米颗粒,由于纳米粒子的激元共振效应,加之纳米颗粒团尺寸不同,其吸收峰从单一频率拓宽至一个频率带,金属表面的光吸收性能提升.复合制备的抗反射表面性能达到甚至超越单一使用飞秒或皮秒激光器制备的金属抗反射表面,并且不改变金属本身的性质,对其他对金属表面降低反射率有借鉴作用.

关键词：激光加工、微纳米结构、抗反射表面、钛合金

所属期刊栏目：36

分类号：TN249(光电子技术、激光技术)

在线出版日期：2023-11-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：156-166