直接激光沉积Al2O3增强NiCrAlY涂层的微观组织及力学性能

目的改善NiCrAlY涂层微观组织并提高其力学性能。方法采用直接激光沉积方法制备100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和Ni CrAlY+20%Al_2O_3三种样件,分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA),对不同成分样件进行相组成分析、微观组织观察以及元素组成检测,使用维式显微硬度测试计和万能摩擦磨损试验机,分别检测各个涂层的显微硬度和摩擦系数。结果在NiCrAlY中添加Al_2O_3后,Al_2O_3以不规则形状或球形分布在晶内或者晶界处,其尺寸小于2μm。三种复合涂层样件均由γ-Ni和β-NiAl相组成,添加Al_2O_3陶瓷颗粒后,涂层一次枝晶臂间距均减小,且Ni-Y相显著减少,Y2O3陶瓷颗粒弥散分布在基体的晶内与晶界处。NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3涂层的平均硬度分别为(440.69±30)HV0.2、(482.18±30)HV0.2和(453.09±20)HV0.2,100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3涂层的摩擦系数分别为0.77、0.55和0.52。结论加入Al_2O_3后,基体晶粒有一定程度的细化。在晶粒细化作用以及陶瓷颗粒弥散作用下,涂层的显微硬度有所提高,其中NiCrAlY+10%Al_2O_3的硬度最高,相比NiCrAlY基体提高了约9.5%。此外,发现添加Al_2O_3后,NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3样件的摩擦系数比NiCrAlY样件下降均超过25%,其中NiCrAlY+10%Al_2O_3样件的磨损量最小,相对于NiCrAlY涂层下降了近13.5%,耐磨性明显改善。     

脉冲激光焊脉冲宽度对316L薄板微观组织及显微硬度的影响

针对AP1000核主泵密封材料316L在传统电弧焊接过程中出现的问题,通过改变脉冲激光中脉冲宽度,研究脉冲宽度对316L焊缝微观组织及显微硬度的影响,提出合理的脉冲激光焊接工艺参数,为AP1000核主泵密封焊接提供工程参考。     

激光增材制造TC4/GH4169梯度结构微观组织分析

目的 提高TC4/GH4169梯度过渡界面的元素分布均匀性,削弱界面效应,制备二维TC4/GH4169梯度结构。方法 利用激光增材制造技术,采用TC4-90%TC4+10%GH4169-GH4169的梯度过渡方式制备TC4/GH4169一维梯度材料,并在一维梯度的基础上设计二维梯度结构,制备TC4/GH4169二维梯度材料。利用场发射扫描电子显微镜对TC4/GH4169一维和二维梯度材料内的析出相以及各梯度过渡界面的组织形态进行分析,利用能谱仪对各梯度过渡界面处的元素分布进行分析。结果 一维梯度90%TC4+10%GH4169-GH4169界面相比于TC4-90%TC4+10%GH4169界面材料相互渗透程度更高。由于TC4内Ni元素的加入,在90%TC4+10%GH4169内生成了较多的呈交联网状分布的Ti2Ni析出相。二维梯度样件在水平方向的界面波动程度以及材料相互渗透程度相比于沉积方向更高,其中二维梯度水平方向TC4-90%TC4+10%GH4169界面两侧元素充分扩散,相比于一维梯度TC4-90%TC4+10%GH4169界面处的元素分布均匀性显著提高。结论 通过合适的梯度过渡...     

30CrMnSiA钢激光相变硬化层组织

对30CrMnSiA钢进行了激光相变硬化处理，研究了相变层的组织和硬度特征。试验结果表明，30CrMnSiA钢表面相变硬化层分为完全淬硬层、过渡层和受热影响的基体组织，硬化层的显微组织明显细化，其表面层的硬度高达(685～775)HV，比高频淬火的硬度提高了30％。     

激光清洗硅片表面Al2O3颗粒的试验和理论分析

以KrF准分子激光器为激光源,对目前工业上常用的硅片研磨抛光液的主要成分Al₂O₃颗粒进行激光清洗的试验和理论分析。建立一维热传导模型,利用有限元分析软件MSC.MarC模拟硅片表面的温度随激光作用时间和能量密度的分布。通过理论计算,量化了颗粒所受到的清洗力以及其与硅片表面之间的粘附力,理论预测出1 μm Al₂O₃颗粒的激光清洗阈值为60 mJ/cm²。在理论分析的指导下,利用248 nm、30 ns的KrF准分子激光进行单因素试验,研究激光能量密度、脉冲个数、激光束入射角度对激光干法清洗效率的影响,并且实验验证了清洗模型以及场增强效应对激光清洗结果的影响。     

铝合金板快速加热弯曲的参数预测

基于BP神经网络平台,建立了铝合金板快速加热弯曲的角度预测BP网络模型,实现了脉冲激光加工工艺的参数控制与优化。通过试验获得样本数据,将试验样本数据用于BP网络的训练,利用训练好的BP网络对非线性的样本数据规律进行拟合,对脉冲激光弯曲角度和工艺参数进行准确的预测,预测误差范围可控制在＜5~8%,研究结果为实际生产中精密成形提供了有效的理论与试验依据。     

CO2激光弯曲玻璃薄片微观结构变化分析

利用红外(IR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段研究了CO2激光扫描弯曲对硼硅酸盐玻璃微观结构的影响.结果表明激光扫描产生的熔化冷却过程使玻璃存在轻微的分相倾向,导致玻璃中原先存在的[BO3]三角体结构单元与Na2O结合向[BO4]四面体结构转化,同时si聚集程度提高,si-O键强增加.未经激光加工样品存在SiO2晶相引起的微弱衍射峰,且晶粒呈大小不一的近似球状,激光扫描过的样品不存在明显晶相,呈较为均匀的玻璃态.     

激光弯曲过程对薄硅片伏安特性的影响

对不同加工参数下脉冲激光弯曲后的薄片硅材料的伏安特性进行了分析.通过对样品电流(I)-电压(V)特性的测量,研究了脉冲频率、扫描次数和扫描路径对薄硅片电学性质的影响.结果表明,在一定的加工参数范围内,通过降低脉冲频率,减少扫描次数,优化扫描路径都有利于降低弯曲硅片的电阻率.     

硅片激光弯曲成形的数值模拟与实验

介绍了一种利用脉冲激光塑性化弯曲单晶硅片的新方法。在分析和描述光脉冲时空特性的基础上,运用有限元分析软件ANSYS对硅片弯曲过程进行建模仿真,得到了脉冲激光弯曲过程中温度场与应力应变的仿真结果。对脉冲激光作用过程中温度场与应力应变的周期性瞬间变化特征进行了描述,指出了脆性材料硅片的脉冲激光弯曲机理不属于简单意义上的温度梯度机理或屈曲机理,而是二种机理共同作用的结果。通过6次扫描试验实现了对硅片的有效弯曲,弯曲角度达6.5º,仿真结果与验证性试验相符。     

基于吸收系数修正的硅片激光弯曲模拟与实验

考虑热吸收系数随温度变化的因素,以硅为对象进行了激光弯曲模拟和实验。借助APDL语言编写了激光弯曲成形的仿真程序,对单脉冲作用过程进行模拟,以得到单点脉冲周期内的温度分布;采用NiCr／NiSi合金薄膜热电偶对单脉冲作用过程中的温度分布进行测量,对比上述的温度模拟与测量结果,修正硅材料的激光综合吸收系数为0．82。采用有限元分析软件实现了硅片的脉冲激光弯曲成形的仿真和模拟,并对硅片多次连续扫描的弯曲模拟与弯曲实验进行对比,误差仅为0．1°,验证了仿真程序的有效性,为硅片的激光弯曲成形提供了理论与实验依据。