激光清洗(Laser Cleaning)是一种新型的除污/除锈技术,其利用激光辐照材料表面,使材料表面发生熔化或气化等反应而去除材料,具有可控、高效、绿色环保等优势,近年来受到国内外学者的极大关注。本文以AH32船用钢表面锈蚀为研究对象,使用纳秒激光器开展激光清洗试验,进行表面微观形貌/粗糙度/硬度测试,并通过电化学腐蚀试验探索激光清洗对AH32钢表面耐腐蚀性能的影响。主要工作内容如下:(1)基于金属腐蚀学原理,从理论上分析AH32船用钢锈蚀的成分和结构,揭示锈蚀的形成机理;运用固体界面物理化学原理及颗粒黏附力模型,分析锈蚀与基体之间的范德华力、毛细力、静电力及铁离子和其它元素形成的离子键,据此推导锈蚀与基体的结合力模型;基于纳秒脉冲激光与材料的作用机理,分析纳秒脉冲激光清洗过程中的热/力效应,描述纳秒脉冲激光诱导热/力作用下AH32船用钢表面锈蚀的去除过程。(2)采用分步激光除锈方法,开展纳秒脉冲激光清洗锈蚀的工艺试验。使用激光共聚焦显微镜、显微硬度测试仪、扫描电子显微镜以及X射线能谱分析仪等手段,检测激光清洗后的表面形貌/粗糙度、显微硬度、微观形貌、材料成分,探索激光清洗锈蚀质量评价体系,研究激光功率、扫描速度等工艺参数对表面粗糙度、微观形貌、显微硬度等的影响规律,揭示纳秒脉冲激光的除锈机理。(3)研究不同激光参数(激光功率、扫描速度)清洗试样在NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,分析极化曲线、电化学阻抗谱、Bode图及腐蚀表面形貌,获得工艺参数对清洗表面耐腐蚀性能的影响规律。研究结果表明,激光清洗可降低AH32船用钢的表面粗糙度、提高其表面硬度及耐蚀性。与原始试样相比,激光功率20 W(60 W激光清洗后)、扫描速度3000mm/s时的清洗试样表面粗糙度下降38.1%,表面硬度提高5.7%左右,自腐蚀电位正移13.6%,钝化电位范围增大17.2%,钝化电流密度降低50.3%,击穿电位提高56.6%,表现出良好的耐蚀性。