[发明专利]一种基于预调制激光快速制备周期性波纹结构的方法

权利要求书

1.一种利用脉冲激光在材料表面制备周期性波纹结构的方法，其特征在于，按照下述制备步骤进行：

1)试样表面经机械打磨和抛光后，用无水乙醇清洗干净，然后在空气环境中将其固定在试样台上，固定试样台与激光器光源的距离；

2)将预制镜置于激光器光源前部，使用该预制镜对激光束进行预调制；

3)将上述材料在垂直于入射激光束方向上移动，通过观察成像系统中光斑入射到上述材料表面位置的变化，调整其在平台上的位置，使光斑垂直于上述金属材料的表面，并使光斑落在上述材料的表面上；

4)保持入射的激光束方向不变，通过调整激光器入射频率、入射能量及轰击次数，在上述材料表面制备获得不同深度及宽度的微米级的周期性环形结构。

2.根据权利要求1所述的利用脉冲激光在材料表面制备周期性环形结构的方法，其特征在于，所述脉冲激光参数为：脉冲重复频率为不低于0.1Hz，激光波长为不低于946nm的长波，脉宽为纳秒量级，所述入射激光能量不低于10毫焦耳，所述入射激光的轰击次数不少于1次。

3.根据权利要求1所述的利用脉冲激光在材料表面制备周期性环形结构的方法，其特征在于，所述材料为熔点较低的纯镁或者纯钛等金属及非金属材料。

4.根据权利要求1或者3之一所述的利用脉冲激光在材料表面制备周期性环形结构的方法，其特征在于，所述材料为熔点较低的纯镁金属材料时，按照下述步骤进行制备：

(1)将10×10×4mm³的纯镁材料依次用400-2000号水砂纸逐级打磨后，用无水乙醇超声清洗干净，然后在空气环境中将其固定在三维移动平台上，固定移动平台与激光器的距离，其距离为20cm；

(2)将预制镜安装于激光器头部，使用该预制镜对激光束进行预调制，所用预制镜为Dawa-350型Nd:YAG激光器配备的一种均匀反射输出镜，其反射率为80％，反射膜半径为2mm；

(3)将上述金属材料在垂直于入射激光束方向上移动，通过观察成像系统中光斑入射到上述金属材料表面位置的变化，调整其在平台上的位置，使光斑垂直于上述金属材料的整个表面，并使光斑全部落在上述金属材料的表面上，所述激光的参数为：脉冲重复频率为1Hz，激光波长为1064纳米，光斑直径为6毫米，脉宽为5～6纳秒；

(4)保持入射的激光束方向不变，调整激光器入射能量为229mJ，设定轰击次数为1000次，即可在纯镁材料表面制备出具有一定深度的微米级的周期性环形结构。5.根据权利要求1或者3之一所述的利用脉冲激光在材料表面制备周期性环形结构的方法，其特征在于，所述材料为熔点较低的纯钛金属材料时，按照下述步骤进行制备：

(1)将10×10×4mm³的纯钛材料依次用400-2000号水砂纸逐级打磨后，用无水乙醇超声清洗干净，然后在空气环境中将其固定在三维移动平台上，固定移动平台与激光器的距离，其距离为20cm；

(2)将预制镜安装于激光器头部，使用该预制镜对激光束进行预调制，所用预制镜为Dawa-350型Nd:YAG激光器配备的一种均匀反射输出镜，其反射率为80％，反射膜半径为2mm；

(3)将上述金属材料在垂直于入射激光束方向上移动，通过观察成像系统中光斑入射到上述金属材料表面位置的变化，调整其在平台上的位置，使光斑垂直于上述金属材料的整个表面，并使光斑全部落在上述金属材料的表面上，所述激光的参数为：脉冲重复频率为1Hz，激光波长为1064纳米，光斑直径为6毫米，脉宽为5～6纳秒；

(4)保持入射的激光束方向不变，调整激光器入射能量为229mJ，设定轰击次数为200次，即可在纯钛材料表面制备出具有一定深度的微米级的周期性环形结构。