激光清洗除漆对铝合金，特别是飞机蒙皮的力学和微观结构特征有什么影响?

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清洁生锈表面的重要性

飞机的外壳由铝、铝合金和其他金属制成，直接暴露在低温、高压环境中。外壳的目的是保持飞行器的形状完整，最大限度地反射阳光，并改善空气动力学。定期维护飞机是必要的，以防止油漆开裂、老化、剥落，以及由于机械划伤、电磁辐射和复杂的温度和湿度变化的使用环境而损坏机身部件。在飞机大修期间，必须彻底剥离涂层，以检查基材的缺陷。

由于飞行过程中环境复杂，飞机蒙皮表面涂料层在长时间的运行中会发生损坏。作为日常维护的一部分，必须去除表面油漆，以防止皮肤疲劳损伤。该程序用于精确检测皮肤表面的凹坑和疲劳断裂等问题，此外还可以改变飞机的外观。

这只是一个相关的例子，说明为什么表面清洁是必要的。

常用的表面清洁方法

目前，机械处理和化学处理都是昂贵、低效和严重危害环境的方法，用于剥离飞机表面的油漆。它们还会对粉底和皮肤的其他部位造成损伤。这些方法也有伤害工人身体的危险。需要一种高效、非接触、非破坏性、积极性高、环境友好的替代清洁方法。

激光清洗通过利用材料与激光的相互作用机制从基板上去除特定的附件，而对基板几乎没有损坏。在清洗过程中，表面上需要清洗的附件吸收激光能量，破坏了将被去除的物体附着在基板上的键。激光清洗是非接触的，选择性的，高效的，可能高度自动化和高精度。

此外，研究表明，与其他常规清洗工艺相比，激光清洗可以产生更细的微结构和更小的表面粗糙度，这提高了应用于金属基材的新涂层的粘附性。激光清洗程序是灵活的，可用于各种污染物和基材。最近，激光清洗被认为是涂覆、焊接和连接多种材料的前处理方法，以及焊接后去除污渍和变色的后处理方法。

激光清洗对铝合金除漆的影响

使用激光去除金属表面的油漆已经得到了广泛的研究。他们中的一些人已经探索了激光清洗的工作原理和理想的工艺变量。此外，一些研究人员还研究了激光清洗后金属基板的一些特征。激光清洗技术去除金属表面油漆的能力最近得到了证实。此外，据报道，激光清洗后，各种金属基板的性能得到了增强。然而，关于激光清洗后金属基板特性改变的机制的出版物很少。

最近的进展

在最近发表在《真空》杂志上的一项研究中，研究人员研究了通过激光清洗去除油漆的2024-T351铝合金样品的力学性能和微观结构特征。分别测定了激光清洗前后试样的拉伸特性和表面显微硬度。采用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观察其微观结构特征。

实验结果表明，经过激光清洗处理的试样表面显微硬度和抗拉强度较未处理试样分别提高了10.6%和8.4%。

综上所述，该研究报告了在优化的实验条件下，激光清洗可以成功去除2024-T351铝合金基板表面的漆膜。基材的表面粗糙度保持相对不变。此外，激光清洗增强了2024-T351铝合金的力学性能，其表面显微硬度、极限抗拉强度(UTS)和屈服强度(YS)分别提高了9.7%、6.6%和13.2%。2024-T351铝合金表面在激光清洗过程中发生位错增殖和晶粒细化，增强了材料的力学特性。

在最近发表在《光子学》杂志上的另一项研究中，作者观察到，通过修改激光参数，铝合金飞机蒙皮表面的特定多层涂料被去除。经过激光清洗后，多层涂料产生的表面明显比标准单层涂料更加复杂。分析了波音737飞机蒙皮样品的表面形貌、化学成分和表面官能团，发现成功的去除涂料参数——激光能量密度5.09J/cm2和扫描速度700mm/s——对铝基板没有损伤。

激光清洗后，与典型的机械研磨样品相比，表面纳米压痕硬度提高了3.587%，油漆被去除且没有损伤。利用电子背散射衍射(EBSD)观察到的微结构(塑性变形导致基体表面应变硬化)也支持了纳米压痕硬度的增加。

综上所述，激光清洗作为一种非接触、非破坏性的技术，为飞机蒙皮的脱漆提供了一种替代方法。激光清洗对晶粒细化和位错扩展的诱导作用显著提高了铝合金的显微硬度和拉伸性能。此外，热击穿、蒸发和剥落是铝合金飞机蒙皮激光除漆的机理。激光清洗有望成为大规模、高效、低污染的飞机表面复杂漆层去除技术的未来。

参考资料及进一步阅读

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