不同热处理对SLM TC4组织性能及各向异性的影响

选区激光熔化(SLM)成形的TC4样件强度高、塑性差、各向异性明显。对SLM TC4成形件进行固溶时效、循环退火、循环球化退火+固溶时效三种热处理，采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机对热处理所得成形件进行组织观察和性能测试。研究表明SLM TC4成形件微观组织由马氏体α′和马氏体α″组成，强度为1220 MPa左右，延伸率最高达13%;TC4成形件经热处理后板条α相粗化，有等轴α相产生，板条状α相长宽比降为5左右，固溶时效处理和循环球化退火+固溶时效处理的TC4成形件组织中产生二次α相；先950℃固溶1 h,之后550℃保温4 h,此条件下所得成形件的综合力学性能最好，其抗拉强度达到957.9 MPa,延伸率为17.6%,且所有拉伸性能指标的各向异性小于1.2%;循环球化退火+固溶时效处理的样件塑性很高，延伸率达18.3%,同时强度的各向异性不超过2%,固溶时效与循环球化退火+固溶时效处理后力学性能超过国家锻件标准。经过循环退火处理的TC4成形件强度损失较大，但塑性与另外两种热处理工艺相差不大。     

激光增材制造GH4099合金热处理后的显微组织及拉伸性能

主要研究了激光增材制造GH4099合金在不同热处理状态下的显微组织与室温拉伸性能。研究结果表明:沉积态试样的显微组织主要由外延生长的柱状晶组成,沉积态试样经过1120℃的固溶处理后发生了明显的再结晶,柱状晶内部的枝晶形貌消失,转变为细小的等轴晶组织,而且在等轴晶内部存在许多孪晶界;与固溶态试样相比,时效处理后的组织没有明显差异,显微组织仍然由细小的等轴晶组成,晶粒没有长大,γ基体上有明显的γ′相弥散析出;对比3种状态下的室温拉伸性能可以发现,固溶态试样的强度最低,塑性最高,而固溶-时效态试样的室温力学性能最好,呈现出较高的强度和塑性。这主要是因为高温固溶过程中发生了完全再结晶,试样内部的位错密度有所降低,而且没有γ′相的析出强化,而在时效过程中,γ′相充分析出阻碍了位错运动。     

超声振动对激光熔覆及固溶时效Ti6Al4V合金组织和性能的影响

研究了激光熔覆沉积Ti6Al4V过程中超声振动对其沉积态及固溶时效成形件微观组织和力学性能的影响。研究结果表明,沉积时超声振动可减小成形件的表面粗糙度和残余应力,使β柱状晶得以细化,成形件强度和延伸率略有升高。成形件经过固溶时效处理后,形成了由等轴α相、网篮片状α相和转变β相组成的混合组织,但晶粒仍然较小,延伸率较高,塑性大幅提升,强度有所降低,综合力学性能超过了锻件标准。     

激光立体成形TC4钛合金组织和力学性能研究

采用实验研究的方法,对比分析了激光立体成形TC4钛合金不同热处理状态下的显微组织、静载力学性能和拉伸断口。研究结果表明,沉积态内部有较明显的层带结构,去应力退火和固溶时效均能减弱层带从而均匀化组织;去应力退火处理对强度和塑性提高较少,固溶时效处理则能显著提高综合力学性能。断口分析表明,固溶时效态的室温拉伸试样为韧性断口,而沉积态和去应力退火态拉伸试样拉伸断口均为混合型断口。通过显微组织和拉伸断口分析,重点解释了解理断面形成机理为:裂纹沿α/β界面快速扩展形成解理断面,裂纹尖端的空洞与裂纹连接形成解理面上的韧窝。     

点式锻造激光沉积TC17钛合金热处理组织与力学性能

采用点式锻造激光沉积技术在TA0基板上成形三维TC17厚壁件.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、单向拉伸试验和显微测试硬度来分析其沉积态和退火态组织与力学性能.结果 表明,原始宏观晶粒呈等轴状形貌,晶粒内部以大量初生细小α板条、少量的等轴α相和β转变组织形成.分别对沿沉积高度方向和垂直沉积高度方向做室温单向拉伸试验,两个...     

Z轴提升量对激光熔覆成形件组织与力学性能的影响

针对送粉式激光沉积成形技术,选取不同的Z轴提升量成形316L不锈钢薄壁件,分别检测薄壁件不同区域的微观组织和力学性能,包括晶粒尺寸、重熔深度以及拉伸性能各向异性,并探究了单道熔覆层和薄壁件整体的晶粒形态以及生长方向。根据不同Z轴提升量下的微观组织,分析了薄壁件不同方向上抗拉强度和伸长率的变化规律。结果表明:不同于单道熔覆层,在不同的Z轴提升量下,薄壁件主要以柱状晶为主,并且不同区域的柱状晶的生长方向发生了变化;Z轴提升量与晶粒尺寸之间呈非线性关系;不同Z轴提升量下柱状晶的生长方向和尺寸会影响成形件拉伸性能的各向异性。     

激光快速成形Inconel 718超合金拉伸力学性能研究

研究了激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能,以及热处理对激光快速成形凝固组织与3个相互垂直方向拉伸力学性能的影响。结果表明,激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能均明显低于其锻件拉伸力学性能,且表现出明显的各向异性。经过热处理的Inconel 718超合金试样,其沿沉积高度方向定向外延生长的柱状枝晶组织转变为晶粒粗大且不均匀的等轴状再结晶组织,随Laves相固溶消失及强化相γ″和γ′大量析出,3个相互垂直方向上的拉伸力学性能均大幅度提高,其中,与基板平行的两个相互垂直方向上的拉伸力学性能均达到Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准,但沿成形件高度方向,出现拉伸力学性低于Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准的试样。     

激光增材制造05Cr15Ni5Cu4Nb沉淀硬化不锈钢的热处理工艺

采用激光增材制造技术制备了05Cr15Ni5Cu4Nb沉淀硬化不锈钢板件,分析了沉积态、调整态、固溶态组织经时效热处理后的显微组织、析出相及力学性能,并优化了热处理工艺。结果表明:沉积态组织主要由外延生长的柱状晶组成,柱状晶内包含多个胞状枝晶,枝晶间存在残余铁素体,沉积态组织抗拉强度为1128.5 MPa。经时效热处理后,残余铁素体消除,马氏体板条中弥散分布NbC颗粒和大量纳米级ε-Cu相。与沉积态组织相比,时效态组织的显微硬度和拉伸强度均有大幅提高,直接时效态和固溶时效态组织的塑性稍有降低,但抗拉强度分别达1440 MPa和1367MPa;调整时效态组织可获得良好的强韧性配比,延伸率与抗拉强度分别为16%和1164.5MPa。     

固溶时效对激光直接沉积Ti6Al4V合金组织和性能的影响

采用激光直接沉积的方式成功制备无冶金缺陷的高质量沉积态样件，研究固溶温度(910～970℃)和时效温度(500～600℃)对沉积态样件的相组成、显微组织和拉伸性能的影响。研究结果表明，沉积态和固溶时效态合金的显微组织均由大量的α-Ti(α)相和少量的β-Ti(β)相构成；另外，随着固溶温度和时效温度的升高，显微组织内的α相由细长的针状转变为短棒状。拉伸性能方面，确定了固溶时效态试样(940℃/1 h/WQ+550℃/4 h/AC、970℃/1 h/WQ+550℃/4 h/AC和940℃/1 h/WQ+600℃/4 h/AC)的拉伸强度指标高于锻件国家标准要求(σ_b≥895 MPa,σ_0.2≥828 MPa,δ≥10%);断口形貌均属于塑性断裂。     

激光选区熔化成形316L不锈钢组织和力学性能分析

为了综合评价激光选区熔化成形316L不锈钢的力学性能,制备了不同成形方向的316L不锈钢试样,观察了试样微观组织,测试了其拉伸性能、布氏硬度、冲击性能、弯曲性能。结果表明,微观组织主要为胞状晶及呈外延生长的柱状晶,且柱状晶晶粒取向各不相同,在相邻熔覆道熔合线附近的晶粒尺寸大于远离熔合线区域。激光选区熔化制备的试样的抗拉强度及屈服强度最高分别达到了703 MPa及609 MPa,与常规方法成形的固溶态棒材相比,优势明显,但延伸率呈现一定程度的下降。这主要是由于选区激光熔化中激光与粉末作用时间很短,熔池快速熔化,急速冷却,形成了致密的细小晶粒,导致材料的强度显著提高。拉伸性能存在各向异性,XY向均高于Z向。一方面由于局部急熔急冷,成形件内存在较大内应力,另一方面晶粒生长方向各异,导致力学性能各向异性难以避免,在拉伸变形过程中不同生长方向的晶粒互相牵制,变形不均匀,导致延伸率降低。成形的316L不锈钢XY向和Z向的布氏硬度均达到了188 HB,与固溶强化处理后的不锈钢棒材相当。激光选区熔化成形的316L材料的夏比冲击功达到了74.5 J,XY方向略高于Z向。     

太赫兹超材料吸收器的完美吸收条件与吸收特性

提出了一种复合结构三频带太赫兹超材料吸收器,其对特定频率的入射太赫兹波呈现出完全吸收的特性。设计的超材料吸收器在入射角度达到50°时仍能保持良好的吸收特性。利用干涉理论分析了完美吸收发生的条件以及介质层介电常数对吸收频率的影响。进一步利用传输线理论结合干涉理论,分析了耶路撒冷十字短边长度对吸收特性的影响,结果表明:随着短边长度增加,吸收峰发生红移。实验结果与仿真、干涉理论、传输线理论中得到的结果吻合得较好,为今后超材料吸收器的设计提供了指导。     

基于紫铜填充中间层的黄铜激光焊接气孔控制

采用中间过渡层的新方法研究了黄铜焊接气孔的控制,对比分析了以紫铜为中间层的黄铜激光焊接和常规激光焊接获得的焊缝的气孔率,结果表明:在中间层条件下,焊缝表面和内部的气孔率均大幅降低;随着焊接速率增大,气孔率逐渐减小,当焊接速率为2.2 mm/s时,气孔率几乎为零;当焊接参数相同时,中间层条件下的焊缝气孔率仅为常规激光焊接的1/3,焊接接头的力学性能优于常规激光焊接。在焊缝成形良好的前提下,验证了采用紫铜为中间层的焊接方法控制黄铜激光焊接气孔缺陷的有效性。     

1064nm激光和355nm激光同时辐照DKDP晶体的耦合预处理效应

为了研究DKDP晶体在惯性约束核聚变(ICF)装置应用中的多波长激光诱导损伤特性,建立了1064 nm激光和355 nm激光同时辐照DKDP晶体的损伤测试装置,分析了不同激光能量密度组合下的损伤针点形貌、密度、尺寸和损伤概率。结果表明,当355 nm激光以R-on-1方式辐照样品,并加入不同能量密度的1064 nm激光时,随着1064 nm激光能量密度的升高,测试样品的抗激光损伤性能得到改善,损伤针点形貌逐渐与1064 nm激光单独作用时的损伤形貌类似,损伤针点密度减小,损伤针点尺寸增大,整体上表现出耦合预处理效应。     

体激光能量密度对选区激光熔化316L不锈钢各向异性的影响

在激光旋转角度为73°,粉层厚度为30μm的条件下,采用选区激光熔化工艺快速成形316L不锈钢,研究了体激光能量密度及成形方向对成形件组织、性能各向异性的影响。结果表明:成形方向对力学性能的影响极大,力学性能的各向异性随组织的各向异性而变;随着体激光能量密度增加,熔池表面趋于平整,x和y向成形件的晶粒生长方向单一,z向成形件的晶粒生长取向明显;当体激光能量密度为65~85 J·mm^-3时,晶体生长方向与堆积方向一致,抗拉强度和断后伸长率最佳。可以利用体激光能量密度控制成形件的组织及性能。     

光纤式相干拉曼散射成像光源研究进展

相干拉曼散射具有非侵入、无标记、化学特异性的优点,广泛用于生物组织成像、药代动力学等领域。主要介绍了光纤式相干拉曼散射(CRS)成像光源的实现方式及特点,总结了超连续谱展宽、孤子自频移和四波混频技术在提高双色超短脉冲输出功率、调谐范围、光谱分辨率方面的新进展。报道了基于四波混频的光参量振荡技术在产生可调谐双色超短脉冲方面的最新进展,采用全保偏光纤光路和光子晶体光纤,结合色散滤波和偏振操控技术,获得时间自同步、空间自重合、波长可调谐的双色超短脉冲,可实现脂类、蛋白和核酸的非侵入、无标记光谱检测与成像,为实现结构紧凑、使用方便、环境稳定的CRS提供了一个有效的技术途径。     

分布式光纤传感器应变传递规律研究

基于光频域反射技术,建立一种应变传递模型,推导了光纤应变传递关系,分析了分布式光纤应变测量结果的影响因素。通过等强度梁弯曲实验,分别从粘贴长度和涂覆层剪切模量等方面研究了光纤传感器的测量结果。研究结果表明,粘贴长度越长,应变传递率越高,当粘贴长度达到一定值时,光纤中间区域的应变传递率为1,两端的逐渐减小,涂覆层和胶粘剂的剪切模量越高,应变传递率越大。工程应用中应选用剪切模量高的涂覆层光纤及胶粘剂,粘贴长度应大于需测量区域的长度。     

基于狄拉克半金属宽带的可调谐太赫兹偏振器

提出了一种基于狄拉克半金属超材料的双开口环结构的宽带偏振器,研究了狄拉克半金属费米能级以及中间介质厚度对偏振转换性能的影响。结果表明:当中间介质厚度为22μm,费米能级为70meV时,在1.44THz和1.95THz两个谐振频率处,偏振转换效率为100%;当中间介质厚度为22μm时,随着狄拉克半金属费米能级从64meV增加到70meV,高低两个谐振峰均产生蓝移;当狄拉克半金属费米能级为70meV时,随着基底介质厚度从19μm增加到22μm,低频处的谐振峰未移动,高频率点处的谐振峰红移。     

氙灯抽运Er∶YAP晶体的中红外激光性能

采用氙灯抽运研究了原子数分数为10%的Er³⁺掺杂的YAP晶体在2.7～3μm波段的激光性能,使用3种不同透射率的输出镜,实现了最大输出能量为1173 mJ@1 Hz、1284 mJ@5 Hz、495 mJ@10 Hz、104 mJ@20 Hz的激光输出,对应的斜率效率分别为0.80%、0.99%、0.84%和0.44%。当重复频率为5 Hz,透射率为15%时,该晶体具有最大的输出能量和激光效率,相应的平均输出功率达到了6.42 W,约是目前已报道最好结果的4倍。测量了不同输入功率下Er∶YAP激光的光束质量,随着输入功率的增加,其光束质量逐渐下降。在输出激光中观察到了波长分别为2710,2728,2795,2918 nm的4条激光谱线。因此,Er∶YAP晶体可以实现优良的多波长中红外激光输出。     

时间拉伸色散傅里叶变换在被动锁模光纤激光器研究中的应用

时间拉伸色散傅里叶变换(TS-DFT)技术推动了锁模激光器中瞬态现象的研究,对于揭示复杂系统中的耗散动力学过程具有重要意义。介绍了TS-DFT技术的基本原理及其在数据采集和数据处理中存在的关键问题,总结了TS-DFT技术在被动锁模光纤激光器的类噪声脉冲与怪波、孤子爆炸、孤子束缚态、锁模自启动和矢量孤子等各类超快现象研究中的应用。     

单晶金刚石飞秒激光加工的烧蚀阈值实验

采用不同功率的飞秒激光对单晶金刚石分别进行了单脉冲分离烧蚀实验和多脉冲累积烧蚀实验,计算得到了单晶金刚石材料的单脉冲烧蚀阈值和多脉冲累积烧蚀阈值,并研究了多脉冲作用下单晶金刚石烧蚀阈值的变化。结果表明:单晶金刚石的飞秒激光单脉冲烧蚀阈值为8.80 J/cm^2;随着有效脉冲数增加,烧蚀阈值逐渐减小;当有效脉冲数小于124时,烧蚀阈值随有效脉冲数的增加而急剧减小;当有效脉冲数增加到486后,烧蚀阈值减小的趋势趋于平缓。有效脉冲数486、激光平均功率10.7 W是最优的激光加工工艺参数。