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牌号为Al99.7的重熔用铝锭是铝及其合金产品生产过程中重要的原材料。铝锭生产过程中每垛铝锭需粘贴内含生产信息条码的标签纸,这种方式成本高、浪费大。使用脉冲激光可清晰的将标签所包含的信息直接标刻于铝锭表面成本低、无浪费成为传统生产方式的替代选择。目前,普遍认为纳秒级脉冲激光材料损伤主要通过热作用实现,在热能作用下能够使铝材表面发生复杂的物理化学变化。调节脉冲激光器控制参数能够在Al99.7铝表面获得从白、灰至黑不同颜色深度的图形,但是脉冲激光标刻Al99.7铝表面着色的关键因素未知。鉴于此,本文通过实验结合理论分析的方法对纳秒脉冲激光标刻Al99.7铝中的关键问题进行了研究,主要涉及以下几个方面:(1)根据脉冲激光工作原理对激光主要控制参数进行了整合。整合后的激光作用参数主要包含单脉冲能量、扫描线间距和脉冲重叠次数。通过单因素实验获得了激光作用参数对Al99.7铝表面标刻效果的影响规律。(2)为揭示激光Al99.7铝标刻后显色的关键因素,通过在扫描电子显微镜下观察标刻表面微观形貌,使用能谱分析仪对标刻表面成分进行分析,以及使用分光光度计对样本表面光谱反射率进行了测定。发现脉冲激光能量诱导材料表面产生的微纳米结构能够不同程度的降低可见光范围光谱反射率,使标刻图形呈现不同的颜色深度。脉冲激光标刻Al99.7铝表面形成的微纳米结构是使标刻图形显色的关键因素。(3)通过建立脉冲激光材料三维瞬态热传导模型,使用数值模拟的方法获得了不同控制参数下的材料表面温度场。发现纳秒脉冲激光作用于材料表面时连续脉冲下的热累积作用较小,纳秒脉冲激光对材料的损伤主要发生在单脉冲作用过程中。最后结合温度场模型对材料表面的微观结构形成进行了分析解释。