扫描速度对半导体激光熔覆钴基合金涂层组织与性能的影响

采用2 kW半导体激光器在304不锈钢表面进行同轴送粉的激光熔覆Co基合金试验。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）研究了不同扫描速度下熔覆层的显微组织和相结构;采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和气蚀装置分别测试了不同扫描速度下熔覆层的显微硬度、耐磨性与抗气蚀性能。结果表明,不同激光扫描速度下合金涂层皆无裂纹与气孔,随着扫描速度增加,合金涂层的硬度、耐磨性能与抗气蚀性能则先增强后降低,在激光扫描速度为900 mm/min时,合金涂层具有较好的硬度、耐磨性和抗气蚀性能。     

420B不锈钢牙骨凿表面激光淬火的数值模拟与组织性能

为了提高牙骨凿刃口硬度,延长使用寿命,利用ANSYS参数化设计在420B不锈钢牙骨凿表面进行激光淬火数值模拟,在此基础上进行激光淬火试验,并用光学显微镜、显微硬度计对刃口激光淬火后的显微组织和硬度进行分析。结果表明:在激光功率500 W,扫描速度960 mm/min时,仿真模型模拟得出淬火表面最高温度约1070 ℃。此工艺参数下淬火后刃口截面最高硬度达到57.1 HRC,平均硬度达到51.0 HRC,淬火效果较好。     

激光熔覆汽轮机转子表面涂层的显微组织研究

针对激光熔覆再制造汽轮机转子轴颈,采用2 kW半导体激光器进行同轴送粉的激光熔覆Fe基合金试验,并在激光熔覆过程中对加工点附近的温度进行监控。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能量色散谱仪(EDS)研究了熔覆层的显微组织形貌、相结构与成分。结果表明,激光熔覆加热集中,检测部位的最高温度未超过70 ℃,整个修复过程平稳。Fe基合金熔覆层组织均匀、致密,与基体冶金结合,没有微观裂纹与气孔等缺陷。熔覆层组织主要为(Fe、Cr、C)合金与CrC两相。熔覆层的组织主要为典型的过饱和固溶体枝晶与枝晶间多元碳化物共晶组成,激光熔覆层与基体熔合过程中产生了元素互渗。     

基于卷积模块注意力机制深度学习模型的激光熔覆裂纹识别

为改进传统人工方法对熔覆区域裂纹检测耗时、准确率低的现状,提出了一种融合注意力模型的熔覆区裂纹自动识别方法,以便对裂纹进行标识和检测.基于U-net网络构造的熔覆裂纹语义分割网络存在对局部小特征提取能力不足的问题,而通过增加注意力模型(CBAM)层,提取特征空间和特征通道的权重信息,就可以对激光熔覆区微观裂纹进行实时的像素级标注和检测.实验结果表明:引入注意力模型的深度学习模型可使熔覆裂纹的识别和检测准确率提升2.7个百分点;融合注意力模型的网络在熔覆区域裂纹测试集上的准确率为79.8％.深度学习模型标注的准确度和速度均已超过人工标注,为激光熔覆裂纹的识别提供了有效方法.     

风力机叶片结构强度复合材料力学分析方法研究

截面结构强度分析校核方法是风力机叶片设计优化的关键问题。针对现有的叶片工程力学计算方法精度不高、有限元分析方法计算开销较大的问题,在研究风力机复合材料叶片结构设计模型的基础上,基于复合材料力学理论,推导出计算叶片截面周向各处拉伸和剪切应变的计算公式;在叶片生命周期内的极限载荷下,对某1.5 MW叶片进行了结构强度计算和分析,通过与该叶片在当量极限载荷下的测试结果对比,验证了所述方法的有效性。     

激光再制造汽轮机转子的力学性能研究

针对激光再制造汽轮机转子轴颈,在汽轮机转子激光再制造后的综合跳动(TIR)控制在6.35μm以内的前提下,选用铁基粉末进行力学性能测试,研究了激光再制造层与基体复合材料的拉伸、冲击与弯曲等力学性能.结果表明:复合材料的抗拉强度和抗弯强度分别比基体材料28CrMoNiV的平均抗拉和抗弯强度提高11.29%和24.11%,复合材料的平均冲击吸收功为39J;根据并联力学性能模型的混合律,激光再制造层的力学性能优于基体材料28CrMoNiV;激光再制造层中一次晶轴与二次晶轴的数量远大于基体材料,高密度的位错阻碍了晶界滑移,使抗拉伸强度提高;再制造层晶粒相对基体材料小而密集,裂纹扩展路径曲折,裂纹萌生功的提高使韧性增强.     

多道搭接钴基合金激光熔覆层的组织与性能

以钴基合金粉作熔覆材料,利用激光熔覆技术在42CrMo基体表面制备高性能熔覆层。使用光学显微镜观察熔覆层的宏观形貌以及显微组织,采用显微硬度计、摩擦磨损试验仪测量基体与熔覆层的显微硬度及摩擦因数曲线并分析了其磨损机理。结果表明,熔覆层中的组织类型为平面晶、胞状晶和柱状晶,组织形态呈梯度分布。熔覆层平均硬度达到650 HV0.3,是基体平均硬度的2.7倍,其摩擦因数为0.275左右,比基体的摩擦因数小0.075左右。     

Mo对铁基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用半导体激光器激光熔覆含有10%Mo的铁基合金熔覆层,借助Leica DM2700M金相显微镜、HVS-5Z数显显微硬度计、WTM-2E可控气氛微型摩擦磨损试验仪、FA2004B高精度电子天平对熔覆层的组织、硬度、摩擦因数及失重量进行了分析。实验结果表明:Mo单质的添加明显增加熔覆层组织的结核率,细化熔覆层组织;Mo单质的添加增强了熔覆层变形的位错阻力,提高了熔覆层的硬度,最高硬度达到HV774;添加Mo单质能够提高熔覆层的变形能力,降低熔覆层的摩擦因数,并且熔覆层组织细化和均匀性提高了摩擦因数的稳定性。熔覆层的失重量远小于基体的失重量。     

50CrV钢螺丝刀刃口的激光淬火工艺优化与组织性能特征

为提高螺丝刀头刃口硬度与耐磨性,延长其使用寿命,在已做激光淬火薄壁件预试验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于螺丝刀刃口上进行激光淬火试验。利用光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验仪等试验测试仪器,分析刃口激光淬火区域组织形态特征、显微硬度及耐磨损性能,确定螺丝刀刃口激光淬火可行的工艺参数。试验结果表明:激光淬火后刃口由完全淬透区、过渡区、基材3部分组成,完全淬透区显微组织为针状马氏体与残留奥氏体,过渡区由马氏体与回火索氏体组成。刃口激光淬火合理工艺参数为激光功率600 W、扫描速度900 mm/min。激光淬火后刃口截面平均硬度为805.7 HV0.3,相对淬火前提高了177.4 HV0.3,表层硬度值达到816.7 HV0.3,相对淬火前提高了188.4 HV0.3。淬火后刃口表面磨损量为0.5 mg,为基材磨损量的27.8%,稳定摩擦因数为0.25,为基材稳定摩擦因数的65.8%。激光淬火工艺能有效提高螺丝刀刃口的显微硬度与耐磨性,可用于螺丝刀刃口表面性能强化。     

激光熔覆层宽度对汽轮机转子表面综合跳动特性的影响

为解决大型汽轮机转子轴轴颈磨损的修复问题,基于同轴送粉半导体激光熔覆再制造系统,采用激光熔覆再制造方法,以汽轮机转子轴材料为基体,利用激光熔覆再制造专用粉末作为实验材料,针对不同激光熔覆层宽度对汽轮机转子综合跳动的影响进行实验研究与机理模拟验证。结果表明,综合跳动特性与探头直径和激光熔覆层宽度相关,激光熔覆层宽度决定了汽轮机转子表面磁力线、电涡流密度与磁通量密度分布。当激光再制造层宽度小于8mm时,由于磁力线与表面电涡流密度受基体的干扰,磁通量密度在激光熔覆层的边缘出现突变,实际综合跳动的测量值为基体与激光熔覆层综合作用的结果,造成测量结果偏大。根据数值模拟计算被测金属体表面磁通量密度分布结果,激光熔覆层宽度的临界值为9.82mm。