第七届全国激光学术报告会论文摘要

A组 A01 高磷铸铁的激光处理对抗空蚀性的影响华中工学院激光所李再光郑启光李家镕 王汉生海军后勤部装备所北海室胡伟光梁栋海军4808厂田鸿业王茂梁本文企图探讨用大功率连续CO_2激光处理柴油机缸套外壁以提高其抗空蚀性。为此用激光处理重180柴油机缸套材料(高磷铸铁)的空蚀试件,并将处理后的试件进行磁致伸缩振动试验。采用两种不同的处理方法:激光表面相变硬化和激光熔化-凝固。结果表明在相变硬化处理时,材料表面得到0.4mm左右厚的淬火马氏体组织,显微硬度在Hv500以上。当采用熔化-凝固处理时,表面可得一层深度大于0.5mm的极细的莱氏体共晶组织,显微硬度值     

中镍铬无限冷硬铸铁轧辊激光表面强化

本文采用在铸铁轧辊表面上激光熔化预置的合金粉末来改善铸铁轧辊的表面性能.使用金相、扫描电镜和显微硬度计对激光熔化区的显微组织和硬度进行了测试表征.结果表明,激光熔化区与基体形成了冶金结合.由于激光的快速加热和快速冷却造成熔化区的组织细化.激光处理区的硬度由于晶粒细小和强化相的存在而得到提高.经450℃×48h高温回火处理后,激光熔化区的硬度几乎不发生改变.     

HT300摩托车凸轮轴激光表面强化处理研究

用(L934)正交试验法研究HT300摩托车凸轮轴激光处理时工艺参数优化组合,分析了HT300摩托车凸轮轴激光处理方法,结果表明,对HT300摩托车凸轮轴进行激光相变硬化处理和激光熔凝各有其特点,可视具体情况选取,以满足不同零件工作表面的要求。硬度测试及耐磨性能试验表明,激光相变处理和激光熔凝处理后摩托车凸轮轴工作表面较激冷处理后硬度分别提高31%和76%及绝对磨损体积分别下降了70%和110%,可满足凸轮轴工作要求,试验结果为改进零件表面处理方法提供了依据。     

激光处理高磷铸铁表面对抗空蚀性的影响

采用大功率 CO_2激光处理高磷铸铁试件,发现经激光相变硬化处理后,表层可得到一层淬火马氏体组织。在用激光熔化一凝固处理时,表层得到两层淬火组织,外表层是莱氏体共晶,第二层主要是淬火马氏体。莱氏体显微硬高达 H_(?)824以上。实验发现经激光处理后的莱氏体和马氏体组织具有较好的抗空化腐蚀性能。     

金属表面激光相变硬化的研究

作者采用输出功率为400瓦的封离式折迭CO2激光器作光源（输出模式为多模），此输出激光束经镀金平面反射镜反射后由长焦距水冷镀青铜球面镜聚焦（焦距f=1米）。按一定的离焦量（保证光斑直径φ2毫米）按放工件或样品，对激光相变硬化前的予处理，不同扫描速度对激光硬化带的影响，重复扫描对硬化带的影响，不同回火温度对硬化带硬度的影响，不同钢种、不同原始组织、加热与冷却速度等对激光硬化后金相组织的影响及其特点进行了初步的试验研究。     

1Cr18Ni9Ti激光相变硬化层组织及性能

为了探讨1Cr18Ni9Ti不锈钢组织及性能的变化,采用激光相变硬化处理的方法,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机、恒电位仪等研究了激光相变硬化层的组织及性能。进行了理论分析和实验验证,取得了激光相变硬化层的硬度、耐磨性、耐蚀性数据。结果表明,激光相变硬化层主要由奥氏体、马氏体、Fe-(Cr,Ni)以及Fe等组成。随着激光功率的增大,平均显微硬度先增加后减小,在功率为750W时,平均显微硬度达最大值,为223.5HK;在功率为550W时,耐磨性最好,磨损率为基体的56%。激光相变硬化处理后耐蚀性增强;最小的维钝电流密度是基体的33%,最大的钝化稳定区长度是基体的7倍。这一结果对研究1Cr18Ni9Ti不锈钢组织及性能的转变是有帮助的。     

轴端沟槽底部激光强化工艺参数优化研究

分析了选用不同激光能量密度对HT300进行表面强化处理时，材料表面呈现的四种状况；未相变硬化、相变硬化、表面微熔与表面熔凝的金相组织。根据工艺要求，选取相变硬化方法对轴端沟槽底表面进行处理。分析了工件激光处理方法并通过试验研究，寻找轴端沟槽底部激光强化工艺参数；激光功率（P）、光斑直径（D）及扫描速度（V）的优化组合。硬度测试及耐磨性能试验表明：激光相变处理和激光熔凝处理后轴端沟槽底部表面较表面感应淬火硬度分别提高7%和34%，绝对磨损体积分别下降了13%和25%。实践证实，对轴端沟槽底部激光相变硬化处理方法较其他表面处理方法工艺简单，加工工件符合技术要求，试验结果对零件表面处理提供了可靠依据。     

38CrMOAlA钢激光淬火+氮化复合处理

对38crMoAlA钢分别经激光淬火、气体氮化、氮化-激光淬火复合处理及激光淬火一氮化复合处理的硬化层深度及其表面硬度分布进行了比较分析。结果表明，试验条件下，激光淬火-氮化复合处理与氮化处理相比，表层硬度可提高100Hv左右，硬化层深度有少许增加；在氮化-激光淬火复合处理中，激光淬火可使预先氮化处理的硬化层深度有大幅度的提高，表层硬度有所下降；氮化-激光淬火复合处理比激光淬火的表面硬度高，硬化层深度较浅。     

激光相变硬化提高内燃机汽缸与活塞环摩擦副寿命的研究

摩擦学中阐明了一个原理:摩擦性能好的摩擦副双方总是相辅相成的.不同的材料经过加工后获得的各自最佳的表面硬度和强度,然而匹配在一起时往往表现不出最佳的耐磨特性,这是由于片面追求单个零件的高性能、高指标,忽视了摩擦副这个矛盾体在耐磨、抗磨、减磨等诸多因素上形成的统一关系.作者利用激光相变硬化工艺对中小型内燃机汽缸或汽缸套与活塞环这一摩擦副进行了处理,进行了显微硬度测试,金相显微组织分析,X射线衍射定性分析和分组匹配后的摩擦磨损试验,结果表明中小型内燃机汽缸和活塞环多为灰口铸铁、球墨铸铁和含磷、钼、铬等合金铸铁,激光相变硬化后获得马氏体和残余奥氏体组织,显微硬度在HV0.1550～890之间分布,X射线衍射分析物相有γ-Fe、Fe3C、α-Fe、石墨、合金元素等.成组配对后的滴油摩擦磨损试验表明,经过磨合后摩擦磨损保持在一个低值.研究表明对于不断处于动载荷冲击下的内燃机活塞环与汽缸或汽缸套摩擦副来说,不但要求有低的磨损率,而且要求在一定的载荷下磨损率保持较小波动.成组匹配中,经激光相变硬化后的气环、油环与缸的较佳的匹配为铬钼环与磷矾钛缸的匹配,磨损率稳定,且比不经激光处理的相同的摩擦副磨损量明显降低.(PE10)     

激光冲击TC4材料硬化效应的实验研究

利用激光冲击波技术对TC4钛合金板料进行了材料硬化效应的实验研究, 所采用的激光波长1.064μm,脉宽23ns,能量35J,有效光斑直径8mm,脉冲的重复频率0.5Hz.并用ABAQUS软件对激光冲压TC4板料成形进行了仿真分析,探讨了材料的硬化效应对板料后续成形的影响,获得了在激光单点单次、双点双次冲击条件下,板料成形深度、成形轮廓受材料硬化行为影响的规律.通过此类激光冲击实验可优化激光冲击的相关参数,精确控制板料变形.     

脉冲Nd:YAG激光熔凝处理5Cr4Mo3SiMnVAl模具钢的组织特征

对回火态5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)冷作模具钢脉冲NdYAG激光熔凝处理后的熔凝区、相变硬化区及回火区的组织进行了研究.激光熔凝处理后得到六层不同的组织.对这六层组织进行了SEM观察.在用一维解析模型计算出脉冲NdYAG激光熔凝处理的温度场、温度梯度场和冷却速率场的基础上,结合快速凝固理论和固态相变理论对前五层组织的形成原因进行了讨论.     

珠光体灰口铸铁激光硬化层中石墨相行为研究

利用光学显微镜、电子探针等微观分析手段对灰口铸铁激光硬化层中石墨相行为进行了较为深入的分析。结果表明,石墨在熔化层中完全溶解,且扩散较均匀;相变硬化层中石墨部分溶解,而扩散不均匀;在过渡层中石墨则基本不溶解。由分析可知,石墨的这些行为与硬化层的组织及硬化效果有极其密切的关系。     

低碳钢表面激光相变硬化研究

为了研究不同激光功率及不同的冷却条件下,激光相变硬化处理对低碳钢表面性能和组织的影响,采用激光表面相变硬化方法,在低碳钢表面获得了比原先母材硬度高100HV～150HV的硬化层,采用金相显微镜分析了激光处理区的组织,且用显微硬度计测量了单道扫描时的纵向和横向的硬度分布.研究发现,激光作用区主要是低碳板条马氏体与未转变的索氏体甚至屈氏体、回火索氏体组织.搭接区组织均为细小的马氏体及中间分布着索氏体组织;由于10CrNiMo钢含碳量较低和碳扩散系数不同的原因,其最高硬度层并未在表面形成,而是形成在次表层.在软化区,前一道扫描形成的马氏体受到回火作用,原先固溶在马氏体中的碳析出,形成了回火索氏体,降低了硬度.结果表明,激光相变硬化工艺可以将10CrNiMo钢的表面硬度提高100HV～150HV左右,且表面保持很好的韧性,若想进一步提高其表面硬度,还需采取熔覆等其它工艺.     

GCr15轴承钢激光强化温度场及组织结构

应用宽带扫描技术对GCr15轴承钢进行激光强化处理实验,实测激光相变硬化区的硬度和深度.采用有限元软件对激光强化过程中的温度场进行数值模拟,数值模拟结果与实验结果符合较好.激光淬硬层显微硬度分布主要与激光加热时温度场分布有关,奥氏体化过程中渗碳体的溶解和奥氏体中碳的浓度决定了最终微观结构和表面硬度.表面温度高、奥氏体化时间相对较长及冷却速率快导致了表面的高硬度.表面最高温度接近熔化温度时,仍含有一定数量的未溶渗碳体.     

渗碳淬火零件表面激光熔凝后的组织特性研究

采用3000W CO2激光器对12Cr2Ni4A钢渗碳淬火表面进行了激光熔凝处理.设计了激光熔凝处理的工艺参数,获得了表面光洁、成形良好的硬化层.研究了渗碳淬火层经激光熔凝处理后的组织特性与显微硬度分布.结果表明,预置TH-1型增强激光吸收涂料的激光熔凝处理能够显著的改善组织,显微硬度可达HV0.21100.研究还发现,激光熔凝处理后的零件表层与内部没有任何裂纹出现.研究结果为激光表面处理修复或强化渗碳淬火零件提供了基础资料.     

T10钢激光相变硬化的组织与性能研究

采用激光相变硬化工艺对T10钢表面进行了改性处理,并对改性后的组织与性能进行了研究,结果表明:硬化区组织为针状马氏体+少量残余奥氏体,热影响区组织为少量针状马氏体+网状渗碳体.基材组织为回火马氏体.淬硬层表面的洛氏硬度最高值为940Hv0.1,淬硬层内的显微硬度分布均匀,从硬化区→热影响区→过渡区→基材显微硬度呈梯度变化.激光相变硬化后淬硬层耐磨性分析,要比常规淬火后耐磨性提高10%左右.     

具有特定光强分布的激光表面硬化技术

利用光束变换技术得到不同光斑形状和不同强度分布的光束,可满足表面硬化所需要的硬化层均匀性等要求.激光硬化在材料表面产生的实际效果与光强分布密切相关,利用特定光强分布的光束进行激光硬化可以得到所需要的温度场及组织分布,直接影响材料表面硬化的效果.对高斯光束圆光束、平顶矩形光束、曲边矩形光束、点阵光斑等不同强度分布的激光表面硬化(LSH)技术进行了介绍.硬化层特定的硬度分布及组织结构等硬化效果是特定光强分布激光束与材料相互作用的结果,要获得所需硬化效果,则需要利用反求方法设计与硬化效果相对应的特定光强分布的光斑.给出了特定光强分布的激光表面硬化技术的发展趋势.     

激光功率对铸铁表面熔化处理后性能的影响

本文叙述对激光熔化铸铁表面处理后的试样进行的显微组织形貌、显微硬度、耐磨和耐酸碱腐蚀性等方面的测试和分析,并对熔池深度和激光功率的关系进行了研究。     

材料表面激光强化类别控制的BP神经网络模型的建立

通过试验分析,表明使用不同的激光工作参数,对材料进行激光强化处理,所得材料表面可归为四种类别,即：未相变硬化,相变硬化,表面微熔及表面熔凝。本文建立了激光工艺参数与材料表面强化类之间关系的BP神经网络模型,并应用该模型,对常用于制造农业机械和发动机齿轮、凸轮轴、链轮、曲轴等零件的材料HT300进行激光强化处理试验。结果表明,BP神经网络模型町方便、准确地选择激光丁艺参数,控制材料表面强化类别及下作性能。     

摩托车汽缸激光表面处理工艺研究

通过摩托车汽缸激光表面处理的工艺试验和微观分析,认为：由于自淬火产生的马氏体组织和部分石墨的溶解,使处理的表面硬化,激光处理的熔化状态表明微熔态使用效果最好,光洁度在处理前留有一定的余量,处理后进行珩磨,使用效果较好。同时,由于摩托车发动机自身运动的特点,摩托车汽缸内壁激光表面处理的硬化带间距宜小于行程;适于采用光班小、硬化面积大的激光处理模式。道路行车试验表明：通过优化激光处理工艺,可以得到高耐磨性的汽缸,使行车寿命提高２倍以上。文章还给出了１２５型摩托车发动机汽缸内壁激光表面处理的实物宏观照…