【摘 要】
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随着工业的发展和生活水平的提高,彩色不锈钢制品开始吸引人们的注意。相较其他金属着色工艺,激光诱导表面周期性结构（LIPSS）有不易氧化、耐高温、抗化学腐蚀、颜色鲜艳丰富等诸多优势。LIPSS是激光在材料表面形成的一种微纳光栅结构,在结构色、改变表面润湿性、以及在许多“绿色技术”中有大量的应用,具有很好的发展前景。本文首先对LIPSS的形成机理进行了介绍,LIPSS形成的原理是基于Sipe模型和表面
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随着工业的发展和生活水平的提高,彩色不锈钢制品开始吸引人们的注意。相较其他金属着色工艺,激光诱导表面周期性结构（LIPSS）有不易氧化、耐高温、抗化学腐蚀、颜色鲜艳丰富等诸多优势。LIPSS是激光在材料表面形成的一种微纳光栅结构,在结构色、改变表面润湿性、以及在许多“绿色技术”中有大量的应用,具有很好的发展前景。本文首先对LIPSS的形成机理进行了介绍,LIPSS形成的原理是基于Sipe模型和表面等离子激元（SPPs）,从而形成与激光波长十分接近的条纹结构。这种条纹结构类似光栅,光在LIPSS结构上会发生光栅衍射,形成彩色现象。其次对波长为532nm的激光与不锈钢表面相互作用时的升温过程进行数值仿真,得到不锈钢表面温升和入射激光参数之间的关系,确定了熔融阈值附近的激光参数。接着搭建实验平台,先进行了单激光束诱导表面周期性结构实验,分析了不同激光参数对LIPSS结构的影响,然后在这基础上进行了复合激光束（两束偏振方向相互垂直的激光束）诱导表面周期性结构实验,并在光学显微镜、AFM原子力显微镜下观察其条纹结构和表面样貌,测量了LIPSS微结构的各项数值,得到了最佳的激光加工参数。复合激光束加工的LIPSS结构在绝大部分观察方向上都有较好的成色效果,弥补了单光束加工LIPSS结构的色彩过于依赖观察方向的问题,并提高了加工的效率。
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