In this study, the surface of 40Cr steel was hardened by $CO_2$Laser, and then the microstructural transformations and the hardness distributions of the laser surface hardened layer were observed. The experimental results showed the surface hardening layer was consisted of three parts, which is outmost surface layer of needle martensite, middle layer of martensite and remained pearlite, and transitory boundary layer. In hardness distributions, the surface hardeness of the surface hardening layer had Hv 800~1000, that was 2 to 4 times of matrix's hardness. The hardeness distribution of laser hardening layer that of surface layer hardened by general heat treatment.
Surface heat treatment of SM45C round bar by diode laser was simulated to find it's condition by using commercial finite element code MARC. Due to axisymmetric geometry, a quarter of model for SM45C round bar was considered and user subroutines were applied to boundary condition for the heat transfer. Material properties such as conductivity, specific heat and mass density were given as a function of temperature. Rotation speed of round bar and feed rate of beam were considered to design heat source model. Shape parameter values of heat source were determined by beam profile. As results, Three dimensional heat source model for diode laser beam conditions of surface hardening has been designed by the comparison between the finite element analysis results and experimental data on SM45C round bar. Diode laser surface hardening for SM45C round bar was successfully simulated and it should be useful to determine optimal heat treatment condition.
Surface heat treatment using a laser beam or an electron beam is studied through numerical analyses and experiments. For the surface heat treatment process, a theoretical model is developed to predict the effects of laser beam power, travel speed and properties of a workpiece on the depth and width of the heat affected zone(HAZ). The shape of HAZ and the hardness of heat-treated surface are experimentally obtained using an electron beam. Three materials(SS41, S45C and S55C) are selected as workpiece materials. The hardness of HAZ is increased up to 3 times for materials of a low carbon content. The results of the numerical analysis are compared with those of experiments. The comparison shows that the numerical model predicts larger depths and widths.
For a development purpose of thick metal / metal Graded-Boundary Materials(GBM), a basic research on the fabrication of Ni-Cr/steel GBM was carried out by a laser beam and its mechanical properties and thermal characteristics were investigated. In order to produce a compositionally graded boundary region between substrate steel and added Ni-Cr alloy, a series of surface alloying treatments was performed with a high power CO$_2$ laser beam. Ni-Cr sheet was placed on a low carbon steel plate(0.18%C), and then a CO$_2$ laser beam was irradiated on the surface to produce a homogeneous alloyed layer. On this first surface-alloyed layer, another Ni-Cr sheet was placed and then the CO$_2$ laser beam was irradiated again to produce second surface-alloyed layer. Sequential repetitions of laser surface alloying treatment 4 times resulted in a graded-boundary region with the thickness of about 1.4mm. Simultaneous concentration profiles of different kinds of alloying elements(Ni and Cr) showed from 42%Ni, 45%Cr and 13%Fe on surface region to 0%Ni, 0%Cr and 99%Fe in substrate region. Also a thermal conductivity gradient resulted in graded-region and its value changed from 0.03㎈/cm s$\^{C}$ in surface region to 0.1㎈/cm s$\^{C}$ in substrate region. Microstructural observation showed that any visible root porosities and solidification shrinkage cracks were not formed in graded region between alloyed layer and substrate region during rapid cooling.
In this work, we reported fabrication of sealing the glass substrate using laser treatment at low temperature for electrochemical luminescence (ECL) cell. The laser treatment at temperature is using laser diode. The glass substrate sealing by laser treatment tested at 3-10W, 2-5 mm/s for build and tested. The sealing laser treatment method will allow associate coordination between the two glass substrate was enclosed. The effect of laser treatment to sealing the glass substrate was found to have cracks and air gap at best thickness of about 550-600 im for condition 3 W, 3 mm/s. The surface of sealing was roughness which was not influent to electrodes It can reduce the cracks, crevices and air gaps as well, improves the performance viscosity in butter bus bar electrodes. Therefore, it is more effective viscosity between two FTO glasses substrate.
This study has been performed to investigate into some effects of power density and traverse speed of laser beam on optical microstructure, hardness and wear characteristics of gray cast iron treated by laser surface hardening technique. Optical micrograph has shown that large martensite and a small amount of retained austenite appear in outermost surface layer with fine martensite in inside hardened zone. Hardness measurements have revealed that the range of maximun hardness value is $Hv=650{\pm}15$ and as the power density increases and the traverse speed decreses, the depth of hardened zone increases due to as increase in input power density. Wear test has exhibited that wear rasistance of laser surface hardened specimen is superier compared to that of untreated specimen under the condition of same load at a given sliding distance, showing that absorption results of an wxidized substance due to a heavy abrasion appear in untreated specimen. The amount of weight loss of laser surface hardened specimen with respect to sliding distance at a given load decreses with increasing traverse speed at a given power density and with increasing power density at a given traverse speed.
The laser surface modification has been reported for its functional applications for improving tribological performance, wear resistance, hardness, and corrosion property. In most of these applications, continuous wave lasers and pulsed lasers were used for surface melting, cladding, alloying. Since flexibility in processing, refinement of microstructure and controlling the surface properties, technology utilizing lasers has been used in a number of fields. Especially, femtosecond laser has great benefits compared with other lasers because its pulsed width is much shorter than characteristic time of thermal diffusion, which leads to diminish heat affected zone. Moreover, laser surface engineering has been highlighted as an effective tool for micro/nano structuring of materials in the bio application field. In this study, we applied femtosecond and nanosecond pulsed laser to treat biometals, such as Mg, Mg alloy, and NiTi alloy, by heating to improve corrosion properties and functionalize their surface controlling cell response as implantable biomedical devices.
In this paper, we reported fabrication of sealing the glass substrate using laser treatment at low temperature for electrochemical luminescence (ECL) cell. The laser treatment at temperature is using laser diode. The glass substrate sealing by laser treatment tested at 1-5 W, 1-5 mm/s for builted and tested. The sealing laser treatment method will allow associate coordination between the two glass substrate was enclosed. The effect of laser treatment to sealing the glass substrate was found to have cracks and air gap at best thickness of about $845-780{\mu}m$ for condition 5 W, 1-5 mm/s. The surface of sealing was roughness which was not influent to electrodes So, it is more effective viscosity between two glasses substrate.
Copper is a promising electronic material due to low cost and high electrical conductivity. However, the oxidation problem in an ambient condition makes a crucial issue in practical applications. In here, we developed a simple and cost-effective Cu patterning method on a flexible PET film by combining a solution processable Cu nanoparticle patterning and a low temperature post-processing using acetic acid treatment, laser sintering process and acid-assisted laser sintering process. Acid-assisted laser sintering processed Cu electrode showed superior characteristics in electrical, mechanical and chemical stability over other post-processing methods. Finally, the Cu electrode was applied to the flexible electronics applications such as flexible and transparent heaters and touch screen panels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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