高功率横流CO2激光熔池形成过程检测研究

检测激光熔池信息,研究其分布情况,对于控制激光熔池形貌,改进工艺设计,提高激光加工质量,具有重要意义.研制了一套激光熔池动态检测系统,实时检测了高功率横流CO2激光熔池的形成过程,并给出了其温度场分布情况.实验结果表明,刚开始形成的激光熔池由几个分熔池组成,经过一段时间后,形成一个完整的熔池.可通过调整能量密度较高的分光斑覆盖整个加工轨迹截面,优化加工速度和激光功率等参数,提高激光加工质量均匀性.     

曲轴激光淬火工艺

为实现在将曲轴水平放置绕主轴转动条件下,对单拐或多拐曲轴的主轴和曲柄轴进行激光淬火和激光熔覆,建立了激光作用于曲拐表面形成螺线时的光斑轨迹方程。根据802D数控四轴联动激光淬火通用机床的运动特性,采用圆弧插补方法,以四轴联动方式编程,设计了激光网纹淬火数控程序。在四轴联动激光加工通用机床上实现了曲轴水平放置绕主轴转动对曲柄轴面的网纹进行激光淬火和激光表面熔覆。由于主轴匀速转动,定位不需要配重铁,工作过程稳定,可以一次装夹,不再改变曲轴回转中心,即可完成单拐或多拐曲轴的主轴和曲柄轴的激光淬火和激光熔覆,使802D数控四轴联动激光加工通用机床的功能得到发挥。     

激光制造中金属熔池光谱检测系统设计及波长校准

针对激光制造过程中的高温金属熔池光谱特征分析,提出采用CCD光栅检测光谱技术检测其分布.检测了钨灯、钠灯、氘灯和汞灯的光谱曲线,得到了其在对应特征波长处光强随波长的分布,根据检测结果对系统进行了波长校准.结果表明,系统有比较高的波长准确度,对连续光谱、线光谱均能实现较稳定的检测.结合激光制造的实际情况,避开强激光反射的影响,该系统将能用于激光制造过程中的熔池光谱检测,为进一步分析激光熔池动态信息提供新的技术手段.     

等离子喷涂-激光熔覆CoCrTaAlY/YSZ热障涂层的抗高温氧化机理及热震性能

采用半导体激光熔覆技术与等离子喷涂相结合的方法,在1Cr13不锈钢基体表面制备了CoCrTaAlY/YSZ热障涂层,然后采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观组织、成分分布及物相进行表征。结果表明:YSZ涂层的物相主要由ZrO_2的立方晶相(c-ZrO_2)、正方晶相(t-ZrO_2)及少量单斜相(m-ZrO_2)组成;黏结层具有典型的快速熔凝组织特征,与基体实现了冶金结合。对涂层的抗高温氧化机理、热震性能及其失效行为进行研究后发现:Al_2O_3氧化膜的形成能阻止O元素扩散,使涂层的抗高温氧化性能约为基体的4.1倍(YSZ涂层氧化累积增重仅为0.08 g·cm~(-2));YSZ涂层在900℃下热震20次后开始出现裂纹,且裂纹随热震次数增加逐渐变大,热震30次时试样完全断裂。     

激光再制造快速修复海上油田关键设备

激光再制造技术作为新发展起来的先进制造技术，具有集成化、柔性化、环保等特征。采用激光再制造技术快速修复某海上油田关键零部件，修复层厚度达到9mm，和基体材料硬度、尺寸精度等基本一致，达到了原有零件的使用要求。     

激光熔化沉积NiTi基金属间化合物涂层的微结构与性能

通过激光熔化沉积技术,在Ti-6Al-4V(TC4)基材表面原位合成了Ni Ti基金属间化合物涂层,并研究了其微结构特征、显微硬度和电化学腐蚀性能。研究结果表明,涂层主要由Ni Ti、Ni3Ti、Ni Ti2和Ni4Ti3等金属间化合物组成;涂层的显微硬度达到800 HV,比TC4基材的提高了约1.3倍;涂层表面生成了不均匀钝化膜,出现大量点蚀,故该涂层的耐蚀性能与TC4基材的相比略有下降。     

激光熔化沉积WC复合Inconel 718合金微观组织及磨损性能

目的 解决Inconel 718合金在工程应用中存在的磨损失效等问题,探究碳化钨(Tungsten Carbide,WC)对Inconel 718合金磨损性能的增强机理。方法 通过激光熔化沉积技术制备Inconel 718及WC/Inconel 718涂层,通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM) 和X射线衍射(X–ray diffraction,XRD)等测试手段对Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的微观组织和物相组成进行观测,探讨其微观组织演变机理;通过硬度测试和摩擦磨损测试对WC复合Inconel 718合金的硬度、摩擦磨损性能及WC复合强化机理进行研究。结果 涂层的微观组织主要由柱状晶、胞状晶和少量等轴晶组成,加入WC后复合材料的晶粒组织比Inconel 718合金的晶粒组织略微细化;Inconel 718合金主要由γ–(Ni, Fe)、γ′–Ni3(Al, Ti)和Fe3Ni2等物相组成,WC/Inconel 718主要由γ–(Ni, Fe)、γ′–Ni3(Al, Ti)、AlCoCrW、CrNi15W和Cr–Ni–Fe–C等物相组成;WC的加入使Inconel 718合金的硬度略有提升,磨损率降至未添加WC时的65.3%,磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主。结论 WC颗粒在Inconel 718基体中起到了强化硬质颗粒的作用,部分WC颗粒的熔化提高了合金基体的硬度,且生成的高硬度金属化合物与未熔解的球形WC颗粒在Inconel 718合金基体中起到了阻碍晶粒边界运动的钉扎效果,对提升Inconel 718合金的磨损性能有很大帮助。     

热处理对激光熔化沉积18Ni300马氏体时效钢微观组织和力学性能的影响

目的 提高18Ni300马氏体时效钢在工业应用中的力学性能,研究不同热处理对激光熔覆制备18Ni300合金的影响。方法 采用固溶处理(840℃/1 h)和固溶处理(840℃/1 h)+时效处理(490℃/6 h)2种热处理方法,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和拉伸试验机对激光熔化沉积(LMD)制备18Ni300合金的微观组织、力学性能进行研究,根据不同处理方法下的拉伸断口形貌、性能表征及元素偏析行为,分析热处理对力学性能的影响。结果 经固溶处理后,熔池边界消失,在高温保温过程中杂质相与合金元素充分溶解在奥氏体中,冷却后形成了均匀的马氏体组织,与沉积态相比,抗拉强度由662.1 MPa变为611.5 MPa,降低了约7.64%,伸长率由12.328%变为13.832%,提升了约12.20%;经固溶+时效处理后枝晶形貌基本消失,各元素分布均匀,并在基体中弥散分布着Ni₃Mo、Ni₃Ti型第二相沉淀,抗拉强度达到1 404.6 MPa,提升了约112.14%,伸长率为7.80%,降低了约36.72%,在断口中观察到亚微米级第二相沉淀呈球状或颗粒状...     

激光再制造超细粉送粉器的实验研究

针对超细粉输送过程中易出现挤压、摩擦、阻塞等现象，提出了超细粉雾化机制，阐述了超细粉送粉器的基本原理，设计了一种新型的超细粉送粉器,讨论了送粉器性能和超细粉末长距离输送实验。结果表明，采用特殊结构的搅拌器，避免了超细粉团聚现象，增强了超细粉的输送性能;载气量最佳工作区间为3～8 L/min;送粉速率与粉轮转速呈线性关系;送粉稳定性好，误差不大于1.8%;在送粉速度一定时，载气量越大，挺度越长，且粉嘴口径减小时挺度越长，因而具有良好的长距离输送能力。