第一部分 考试说明
考试性质
激光与物质相互作用是激光技术与工程研究院博士生入学考试科目之一。
考试对象为2005年博士生入学考试的准考考生。
考试形式与试卷结构
考试方式:闭卷考试
答题时间:180分钟
各部分内容的考试比例
简明回答题(约30%)
回答题(60%)
计算题(10%)
参考书目
1.《激光与物质相互作用》,郑启光,辜建辉编著,华中理工大学出版社,1996
2.《激光先进制造技术》,郑启光编著,华中科技大学出版社,2002
第二部分考查要点
一、激光与物质相互作用的基础知识
1、弄清激光束为什么可以作为加工热源?
2、激光束特性(如光斑尺寸、发散角、模式等)对激光加工有何影响?
3、激光束的聚焦特性(包括光强分布)对激光加工(如打孔、切割、焊接等)有何影响?
4、弄清激光焦深的概念,并说明聚焦深度对激光加工(如打孔、切割、焊接等)有何影响,要进行厚板焊接如何选择聚焦深度?
5、激光焦点有何特点,焦点光斑处上的光强分布有何特点?
6、弄清材料对激光的发散率、反射率的物理含义,材料发射率受哪些主要因素的影响?
7、金属对CO2激光波长的反射率有何特征?
8、激光对金属的直接作用深度为多少?为什么?
9、激光作用固态材料的热源模型依据是什么?试写出几种加工(如激光焊接,激光表面处理等)的热源模型。
10、弄清以高斯光束作为激光加工热源,弄清以高斯光束分布的几种典型激光加工的热源模型。
二、激光打孔与切割
弄清激光打孔的主要机制,试写出激光在材料中形成蒸发波前的速度表达式,并写出激光打孔深度表达式。
试描述在激光打孔过程中孔被封闭的情况。
弄清激光脉冲重复频率及尖峰结构对激光打孔的影响。
试说明采用激光在铁和铝板上打孔时所观察到的现象,为什么?
激光切割主要有哪几种类型,对不同材料应如何选择何种激光切割方式。
为什么人们近年来常用偏振激光切割方式?
在激光切割中,你认为对吹气喷嘴应如何选择。
三、激光焊接
你对激光热传导焊接中Fzmax是一个常数有何理解。
在两片不同熔沸点的金属片A和B(B熔<A熔<B沸<A沸)中,试问焊接时温度应控制在什么范围?
在脉冲激光焊接中,激光焊接脉冲波形对脉冲激光焊接有何影响(针对点焊和缝焊来分析)。
弄清激光深穿透焊接的主要机制,并说明与激光热传导焊接的主要区别。
试分析激光深穿透焊接的过程中的光致等离子体及抑制等离子体的措施。
在激光深穿透焊接中,何谓壁聚焦效应?
试分析在激光穿透焊接中的热平衡。
弄清考虑表面张力和不考虑表面张力的激光穿透焊接小孔轮廓的异同。
四、激光表面强化
弄清激光表面相变硬化的主要机制及实现激光相变硬化的两个主要条件。
激光淬火区横截面为什么常呈月牙形?在此月牙形区相变硬化有什么特点?
影响激光表面淬火主要有哪些因素,钢中的含碳量对激光淬火有何影响?
弄清石墨含量和形状对激光表面淬火的组织和性能有何影响?
在激光表面淬火中需要光束的光强分布尽可能均匀,试列举几种能使光束光强分布均匀的措施和方法。
在目前激光表面淬火中常对工件进行黑化处理,为什么?常采用的方法有哪些?
弄清激光表面熔覆与表面合金化的异同,并弄清楚影响激光表面合金化成份均匀性的因素。
在激光熔覆和合金化中熔池对流的主要驱动力是什么?并说明影响熔池对流的主要因素。
试举出几种激光表面熔覆的典型实例。
激光熔覆金属表面陶瓷中,最棘手的问题是什么?
试叙述采用激光在钢基体上熔覆ZrO2热障涂层的过程、工艺参数及提高涂层质量的措施。
激光表面冲击强化的主要机制是什么?
采用激光方法能否进行制备非晶态。
五、激光产生的等离子体
弄清楚激光光致等离子体的主要成分及其形成、扩展和消亡的几个过程。
等离子体的空间分布如何?
试叙述几种诊断等离子体的方法。
六、激光与非金属材料相互作用
弄清激光对硅半导体退火的主要机制。
弄清激光合成氧化物陶瓷的过程,试分析激光合成氧化物陶瓷的熔池对流情况。
七、激光制备薄膜技术
试叙述LPVD和LCVD的物理含义。
试举出一种脉冲激光制备薄膜的过程,及采用什么分析手段和方法。
弄清脉冲激光制备薄膜时的等离子体的作用及特性。
试叙述“纳米”材料的概念、特点、性能及纳米技术的发展及应用前景。激光能否制备纳米薄膜,为什么?
2004.7.7