飞秒脉冲激光诱导TC4微结构表面抑冰特性实验

• 作者: 崔静 张杭 翟巍 路梦柯 杨广峰
• 来源期刊: 航空学报
• 关键词: 飞秒脉冲激光 TC4 微结构 浸润特性 抑霜 仿生
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 材料工程与机械制造|Material Engineering and Mechanical Manufacturing
• 页码范围: 604-616
• 页数: 13页
• 分类号: V244.1+5
• 语种: 中文

摘要

飞机发动机进气道前缘唇口积冰将会严重威胁航空安全,仿生研究表明具有微纳结构的疏水表面可以起到良好的抑冰效果.针对飞机唇口材料TC4,采用飞秒脉冲激光诱导制备TC4微结构表面,利用三维形貌仪和扫描电镜对TC4合金表面三维形貌和微纳结构进行观测,应用接触角测量仪分析表面浸润改性,依托结冰特性实验系统测试微结构表面抑冰抑霜性能,并分析飞秒脉冲激光加工工艺参数对表面微观结构和抑霜特性的影响机制.研究结果表明:随着激光扫描速度的增大,TC4合金表面形成的拱形沟壑深度增加,沟壑上方出现干涉条纹以及圆形凸起且微纳凸起的尺寸随扫描速度的增大而增大,接触角先减小后增大再减小;加工后表面液滴冻结时间比未加工表面延迟30 s;扫描速度2000 mm/s时的液滴冻结时间最长,霜层质量最小,高度最低.飞秒激光加工TC4合金表面形成的微纳结构以及表面吸附的有机物能够改变表面接触角;粗糙度和表面形貌能够影响表面结冰时间和结霜量.