基于激光熔覆的长庆油田注水泵组合阀修复技术研究

针对长庆油田注水泵数量大、长期运行造成组合阀密封面失效频繁、注水泵运行效率低、失效后无有效修复手段以及直接更换成本高、员工劳动强度大的问题,进行了该组合阀修复技术研究。分析注水泵实际工况与组合阀基材性能,选取性能优于基材的进口铁基粉末作为密封面涂层材料。在不同激光参数组合下,对比耐磨、耐腐蚀性能指标,最终确定了激光功率及扫描速度,形成了一套适应性最高的激光熔覆修复工艺。现场试验表明,组合阀应用该工艺修复后,较新品使用寿命延长0.6倍以上,较新品节省生产成本38%以上,这为油田注水泵降本增效工作提供了技术支持。     

Ti6Al4V钛合金表面激光合金化制备Ti-Cu合金层的组织结构

采用激光合金化技术在Ti6Al4V合金基体表面制备了厚度约为120 μm均匀致密连续的Ti-Cu合金层,分析了合金层的元素分布和显微组织结构。结果表明,Ti-Cu合金层中Cu元素随着合金层深度呈梯度分布,在靠近Ti-Cu合金层表面的区域主要是柱状晶夹杂着少量的块状晶,中上部区域主要是生长取向各异且较粗的不发达枝状晶和部分胞状晶,中下部区域主要是生长取向各异的胞状晶,合金层与基材的界面处主要以细小的平面晶为主。合金化层中Cu元素和Ti元素除了形成固溶体外,还形成了Ti₂Cu、Ti₃Cu和Cu₃Al₄等金属间化合物,同时还形成了Cu₃TiO₄和Al₂TiO₅等金属陶瓷相。     

2Cr13不锈钢激光熔覆涂层的性能

激光熔覆作为一种新的表面强化技术被广泛应用于再制造领域,采用激光熔覆工艺在2Cr13不锈钢基体上制备了Ni基耐磨涂层,并通过光学显微镜、场发射扫描电镜以及能谱分析、摩擦磨损研究了熔覆层的性能。结果表明,熔覆层主要以树枝状晶为主;在熔覆层中含有大量Cr元素,说明在熔覆过程中,产生了富Cr相,这些相对于提高熔覆层表面硬度非常有利。熔覆层最高硬度可达566.7 HV0.05,是基体硬度的1.9倍。因此,激光熔覆工艺可被用于提高零件表面硬度及耐磨性。     

Si/C多层薄膜中硅纳米晶的微结构演化（英文）

通过磁控溅射技术和1100℃的高温后续退火处理,在Si/C多层薄膜中形成硅纳米晶。改变多层薄膜的Si/C调制比可以调控硅纳米晶的尺寸、形状和密度。其微观结构由小角X射线、拉曼频移、高分辨电镜进行表征。结合拉曼频移和高分辨透射电镜分析,得到的结果表明,由于受到C层界面约束,非晶硅层在高温下会发生固态重结晶,转变为纳米晶。通过ζ可调控纳米晶的尺寸和形状。当ζ从0.5到2改变时,硅纳米晶的形状逐渐从球形、椭圆形转变为条形或者砖型。夹层受限生长模式有利于适应新一代硅基光电子器件的结构设计。     

湍流强度对大气传输光束的相位特性及其相位校正物理极限的影响

运用相位屏近似法计算模拟了激光束通过大气湍流的光场分布。从高频相位比例和相位不连续点数目等角度对畸变光束的相位特性进行了分析,进而利用考虑到变形镜驱动器间交联耦合的高通滤波方法模拟自适应系统对畸变波前的校正作用,建立了畸变光束的相位校正物理极限的预估模型,定量分析了湍流强度和传输距离对校正极限的影响。研究结果表明:在一定范围内,随着湍流强度的增强及传输距离的增大,畸变波前中高频相位比例明显增加,相位不连续点数目也逐渐增多;激光束通过大气湍流后,其相位校正的效果主要受畸变光束连续相位中的高频相位比例以及相位不连续点数目的共同影响,畸变波前中高频相位比例越大,相位不连续点的数目越多,相位校正效果也越差。     

高炉煤气能量回收透平叶片失效的原因

某湿式高炉煤气能量回收透平(TRT)机组运行3a后,发现其一级和二级动叶片叶根出现裂纹,通过宏观形貌观察、化学成分分析、拉伸性能测试、微观形貌观察等对叶片进行了失效分析,探讨了裂纹产生的原因。结果表明:叶片上的裂纹属于典型的腐蚀疲劳开裂,裂纹位于叶根第一榫齿中间部位;裂纹在叶根与主轴榫槽的接触面所产生的腐蚀坑处萌生,在复杂交变应力的作用下,裂纹进一步扩展,最终导致机组的异常振动和停机。     

基于LIBS 技术铝合金中铁元素的定量分析

为了精确得到铝合金标样等离子体的电子温度和电子密度,实验采用激光诱导击穿光谱技术,利用532 nm 调Q Nd:YAG 激光器诱导产生铝合金E311 等离子体。测量铁原子谱线(381.59 nm)的Stark 展宽(0.12 nm)得到等离子体的电子密度是4.31016 cm-3;基于铁原子谱线(370.56, 386.55,387.25, 426.05, 427.18, 430.79, 432.57, 440.48 nm),利用迭代Boltzmann 算法,得到回归系数为0.999时等离子体的电子温度是8 699 K。基于铝合金标样(E311、E312、E313、E314、E315、E316)和铁原子谱线404.58 nm,建立了铁元素的标准曲线,计算得到铁元素的探测限是0.0779 wt%。等离子体特征参数表明铝合金等离子体满足光学薄和局部热力学平衡状态。     

不同调制结构Ni/Al型纳米多层膜的非对称扩散及界面应力演化行为

为了研究分析室温下溅射沉积的金属异质结界面演化的尺度依赖性,制备了不同调制周期和Ni:Al调制比等特征结构的Ni/Al型金属纳米多层膜。结合X射线衍射,多光束光学应力传感器(MOSS)实时薄膜曲率测量,研究了应力演化行为,并在此基础上分析推测纳米多层膜在生长过程中的界面特性。实验结果表明,由于各亚层内各向异性纳米晶结构,多层膜界面具有不对称性,这是由于界面处Ni原子向Al晶格内的不对称扩散行为所致。特别地,当此类型多层膜具备最小调制周期和最低Ni:Al调制比这两个特征参量时,上述不对称扩散行为由于界面累积效应变得更为加剧。     

轴对称折叠组合腔CO_2激光器腔镜失调对位相锁定的影响

在理想位相锁定情况下,能够从轴对称折叠-组合腔CO2激光器系统中获得高功率、相干性好的输出光束.但失调现象不可避免,本文分析了折叠腔凹面全反射镜的失调对位相锁定效果的影响,并给出相应的数值计算值.结论表明当初始失调角度在一个容许范围内,仍然有很好的位相锁定效果.并且输出光强分布也很集中,进一步扩大了CO2激光器的应用范围.     

Si/C多层薄膜中硅纳米晶的微结构演化

通过磁控溅射技术和1100 ℃的高温后续退火处理,在Si/C多层薄膜中形成硅纳米晶。改变多层薄膜的调制波长比可以调控硅纳米晶的尺寸、形状和密度。其微观结构由小角X射线、拉曼频移、高分辨电镜进行表征。结合拉曼频移和高分辨电镜分析表明,由于受到C层界面约束,非晶硅层在高温下会发生固态重结晶,转变为纳米晶。通过调制波长比可调控纳米晶的尺寸和形状。当调制波长比从0.5到2改变时,硅纳米晶的形状逐渐从球形、椭圆形转变为条形或者砖型。夹层受限生长模式有利于适应新一代硅基光电子器件的结构设计。