等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层激光熔化深度的研究

采用一维半无限模型和双层板理想接触模型对等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层激光重熔的熔化层厚度进行了计算,并与实验结果进行了比较.激光加热速度和熔区自冷却速度达105℃/s以上,温度梯度达105℃/mm以上;双层板理想接触模型的计算结果比一维半无限模型的结果更接近实验值.涂层设计对熔化层厚度有显著影响,喷有单一陶瓷层的熔化厚度最大,粘结层和过渡层引入之后,熔化层厚度下降,且还随SiO2的含量增加而进一步下降.在具有相同涂层设计时,熔化层厚度随激光能量密度的增大而增大.     

复合涂层激光熔池温度场及流场的数值模拟

建立了复合涂层激光熔池三维准稳态流场及温度场的数值模型,计算出熔池温度分布和速度分布及几何形状。分析了激光功率对熔池温度场、流场及形状的影响。计算结果表明,对于厚度为0.08mm的Ti-Al(30%)复合涂层系统,功率为750W时,复合涂层没有熔化,但Al基材产生熔化;功率为1400W时,在不同材料层内形成上下两个分离的熔池。复合涂层先熔化还是Al基材先熔化,依赖复合涂层厚度。激光重熔实验确认了分离熔池的存在,同时计算结果和实验结果基本吻合。     

等离子喷涂Al_2O_3陶瓷涂层的激光重熔处理

用Ｘ 射线衍射、扫描电镜和显微硬度研究了等离子喷涂Ａｌ２Ｏ３ 陶瓷涂层激光重熔处理后陶瓷熔化层的组织结构及硬度变化特征。激光重熔区亚稳相γ－ Ａｌ２Ｏ３ 转变成为稳定相α－ Ａｌ２Ｏ３;陶瓷熔化层致密、无孔隙,但存在裂纹;熔化层硬度有较大提高,且随激光能量密度的增大而增大,而与涂层设计几乎无关。此外,激光重熔能较大地提高Ａｌ２Ｏ３ 陶瓷涂层的耐磨性。     

等离子喷涂Al2O3+13wt%TiO2陶瓷涂层的 激光重熔处理

本文用Ｘ射线衍射、扫描电镜和显微硬度研究了等离子喷涂Ａｌ２Ｏ３＋１３ｗｔ％ＴｉＯ２陶瓷涂层激光重熔处理后陶瓷熔化层的组织结构及硬度变化特征。激光重熔区亚稳相Ｙ－Ａｌ２Ｏ３转变成为稳定相α－Ａｌ２Ｏ３：ＴｉＯ２与Ａｌ２Ｏ３反应生成ＴｉＡｌ２Ｏ３陶瓷熔化层致密,无孔隙、少裂纹或无裂纹;熔化层硬度有较大提高,且随激光能量密度的增大而增大,而涂层设计对其影响很小。此外,激光重熔能极大地提高陶瓷的涂层的耐磨     

TiAl合金表面激光重熔复合陶瓷涂层温度场数值模拟及组织分析

为了研究激光重熔工艺参数对等离子体喷涂复合陶瓷涂层组织结构的影响,根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,建立了TiAl合金表面激光重熔等离子体喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数)复合陶瓷涂层连续移动三维温度场有限元模型,对激光重熔温度场进行了分析.分析结果表明,当陶瓷涂层厚度较大时,受到陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现完全重熔,根据重熔时作用区温度场分布,可将整个涂层分为重熔区、烧结区和残余等离子体喷涂区;在优化的工艺参数下,采用相对较低的激光重熔功率和较低的扫描速度能够获得厚度较大的重熔区和烧结区.实验结果表明,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小且致密的等轴晶重熔区、烧结区和片层状残余等离子体喷涂区,并且重熔区和烧结区厚度的计算值和实验值吻合较好.     

薄板模具钢脉冲Nd:YAG激光熔凝区的几何形状特征

在厚度为 0 .3— 2 .0mm的 5Cr4Mo3SiMnVAl( 0 1 2Al)模具钢和Cr1 2MoV模具钢薄板上 ,采用脉冲Nd :YAG激光进行了激光熔凝实验 ,研究了工艺参数 (脉冲宽度和脉冲频率 )、材质和材料厚度对激光熔凝后熔凝层几何形状特征的影响 ,并用一维解析模型进行了熔化深度的计算。结果表明 :随着脉冲宽度的增加或脉冲频率的减少 ,激光熔凝区的宽度和深度增加 ;Cr1 2MoV模具钢的激光熔化区宽度和深度比 0 1 2Al模具钢的大 ;随着材料厚度的增加 ,激光熔凝区的宽度增加 ,深度减小 ;用一维温度场解析模型进行熔化深度的计算是有效的。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因     

压片预置式激光多层熔覆厚纳米陶瓷涂层结合性能

采用压片预置式激光多层熔覆制备了厚纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)涂层,研究了涂层的微观组织和结合性能,并分析了涂层厚度对结合强度的影响。结果表明,陶瓷涂层各层之间无明显界面,过渡缓和自然,涂层内部致密、连续,基本无孔隙及贯穿性大裂纹等缺陷;涂层由等轴晶的完全熔化区和残留纳米颗粒的部分熔化区组成,并且涂层中的裂纹基本集中于部分熔化区,另外晶粒尺寸表现为上小下大的梯度过渡特征。随着涂层厚度的增加,结合强度逐渐下降,其减小的趋势为先快后慢。厚度为175μm的试样结合强度高于78.6 MPa,而厚度为350、525、700μm的涂层结合强度分别为66.3、47.4、36.2MPa。     

强激光驱动316L不锈钢靶板变形速度数值模拟

采用动力学有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对316L不锈钢靶板在脉宽为纳秒量级的强激光诱导的冲击波作用下的变形速度进行了数值模拟,建立了适用于高压高应变率条件下的有限元模型,并将数值模拟得到的速度曲线与前人实验结果进行了比较,验证了模型的正确性。此外,靶板的变形速度随冲击波压强的增加而增大,随靶板厚度的增加而减小。模拟结果对研究激光冲击成形、靶板层裂以及侵彻等过程具有参考意义。     

基于响应面法的聚苯乙烯粉末选择性激光烧结成型工艺参数优化

以聚苯乙烯粉末为实验材料,以尺寸精度作为评价指标,研究了激光功率、扫描间距、单层厚度、扫描速度及它们的交互作用对选择性激光烧结制件成型精度的影响,通过响应面法建立了工艺参数与尺寸精度之间的数学模型,得出了最优的工艺参数。研究结果表明,尺寸偏差率随激光功率与扫描速度的增大而减小,随单层厚度的增大先增大后减小,随扫描间距的增大而增大;激光功率和单层厚度及扫描间距和单层厚度的交互作用对尺寸偏差率影响较显著;响应面预测值与实际值最大误差低于7%。     

热障涂层厚度激光透射法红外热波检测技术研究

在传热学的基础上建立涂层试样的一维热传导模型,确立了涂层厚度与表面温度差值-帧数直线的斜率、截距以及涂层热扩散率之间的定量关系。以不同厚度的热障涂层试样为例,采用新型脉冲激光透射法激励,对热像仪采集到的不同激励功率下涂层表面温度差值-帧数曲线线性拟合,求得拟合直线的斜率和截距值,最后计算得到热障涂层厚度值,结果表明:激光透射法红外热波检测技术能很好地应用于热障涂层厚度的快速、精确、非接触检测。     

激光重熔工艺对YCF101涂层质量的影响

YCF101合金(铁基)涂层耐磨耐蚀以及合适的硬度,是机床零件再制造理想涂层。为制备高表面质量的涂层,研究了不同重熔工艺参数对YCF101涂层质量的影响。采用激光共聚焦显微镜(LEXT OLS4100)对涂层表面形貌、组织和截面质量进行了分析。研究结果表明,激光重熔有效提高涂层表面质量；在相同的重熔工艺参数下,重熔轨迹与熔覆轨迹呈45°的重熔方式,重熔质量最好；重熔功率为200 W,重熔速度9 mm/s,重熔间距1 mm时,涂层质量最好；随着重熔功率增加,涂层裂纹增多；重熔后熔池内部细密的晶粒被柱状晶取代,涂层截面组织均匀,涂层表面组织晶粒细化。     

铝合金表面激光处理的三种工艺特点

表面重熔、表面合金化及表面熔覆是铝合金表面激光改质的三个主要方法,各方法都有自已的特点,但又有相关性.通过一系列实验可以对比性地了解这些工艺对铝合金表面组织的影响及强化效果,这将对铝合金激光表面强化新工艺的研究和应用提供参考.     

激光重熔处理工艺对等离子喷涂热障涂层组织的影响

研究了激光不同工艺参数对等离子喷涂ＺｒＯ２热障涂层组织结构的影响,结果表明：随着激光输出功率的增大,重熔组织由单一柱晶结构变为等轴晶＋柱晶双层结构。ＺｒＯ２层最高显微硬度也随之增大,这与等轴晶的存在有关。对两种不同晶体相结构进行ＸＲＤ分析表明：柱晶结构表现出一定的择优取向。     

激光表面熔凝温度场的二维数值模型

建立了激光表面快速熔凝条件下温度场的二维数值模型,并利用有限差分法对Cu-Mn合金在激光表面快速熔凝条件下的温度场进行了计算。计算结果表明该模型能准确描述激光表面快速凝固条件下熔池的温度场信息,而且在保证计算精度的条件下简化了计算(相对于三维)。计算结果与实验结果相吻合。     

薄板模具钢脉冲Nd:YAG激光熔凝区显微硬度特征的影响因素

本文在厚度为 0 .5— 2 .0mm的 5Cr4Mo3SiMnVAl(0 12Al)模具钢和Cr12MoV模具钢薄板上 ,采用脉冲Nd :YAG激光进行了激光熔凝实验 ,研究了工艺参数 (脉冲宽度和脉冲频率 )、材质和材料厚度对激光熔凝后熔凝层显微硬度特征的影响。结果表明 :随着脉冲宽度的增加或脉冲频率的减少 ,激光熔凝区的显微硬度有减少的趋势 ;Cr12MoV模具钢的激光熔凝区的显微硬度比 0 12Al模具钢的低 ;随着材料厚度的增加 ,激光熔凝区的显微硬度表现为先增加后减少的趋势。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因。     

球墨铸铁预处理对表面激光重熔层开裂倾向的影响

对球墨铸铁表面激光重熔过程中的重熔层开裂倾向及影响因素进行了详细的研究,通过对基体分别进行正火、淬火+回火后进行激光表面重熔的对比试验,考察了在相同的激光重熔工艺参数条件下进行表面重熔处理,发现球铁激光重熔处理前的预处理工艺对重熔过程中的重熔层开裂倾向影响很大,试验结果表明预处理可以改变激光重熔时热影响区的大小、相变产物的显微组织形态,从而改变重熔层的相变应力的分布与大小,进而影响到激光重熔层的开裂倾向。为制定球铁激光重熔预处理的最佳工艺规范提供依据。     

Cr12激光表面熔凝处理的组织和性能研究

采用CO2 连续波工业激光器在Cr1 2钢表面进行了激光处理试验 ,利用光学显微镜、电子显微镜观察了激光熔凝处理后Cr1 2钢的组织 ,并比较了激光处理前后的耐磨性。结果表明 ,激光熔凝后获得超细化的枝晶组织 ,其组织为树枝状初晶A′和树枝间层片状共晶 (A′ +(Cr、Fe) 7C3 )。组织细化 ,奥氏体应力应变诱发马氏体转变 ,磨损中大量位错团的产生是激光处理后Cr1 2钢耐磨性提高的原因。     

连续激光表面重熔平面—非平面系合金的数值模拟

本文对连续激光表面重熔铝硅、铁碳合金温度场的变化,及快速凝固的微观组织形态的演绎进行了数值模拟,以期通过对这两种典型的f-nf系合金的研究,得到f-nf系合金在激光表面重熔下微观组织形态演绎的共同特征。数学模型在能量平衡方程的基础上,考虑到激光束空间Gauss分布特性,计算了物体表面温度场三维分布,在此基础上结合枝晶分布KGT模型以及共晶分布经修正的TMK模型,建立起一个完整的从激光重熔到共晶生长的计算模型。利用此模型模拟计算了f-nf合金激光重熔后,快速凝固的微观组织的共晶生长的范围。