7050铝合金表面Al/Ti激光熔覆工艺实验及温度场模拟分析

在7050铝合金表面激光熔覆Al/Ti复合粉体,通过3因素3水平正交试验得知当激光功率为1.5 k W,扫描速度为150 mm/min,离焦量为50 mm时熔覆层质量最优。模拟计算得到正交试验工艺参数下的光斑中心最高温度值,并利用极差分析得到:正交试验因素对中心点最高温度值影响程度从大到小的顺序是扫描速度V,激光功率P和离焦量S。通过对9组试样熔池尺寸及不同位置点温度随时间变化趋势分析可以得到,试样前端结合较差是由于熔覆过程中基体熔池深度较小,不足以使基体与熔覆材料很好地结合;而后端都出现的不同程度的变形和烧蚀,是末端温度急剧积累引起的。通过分析Al/Ti熔覆层的金相组织可知,熔覆层组织以胞状树枝晶为主,且分布均匀细密。     

铝合金表面激光熔覆Al+Y粉末的研究

为了研究激光熔覆制备Al-Y合金涂层的可行性,采用CO2激光器熔化预置的Al+Y混合粉末的方法,利用SEM,XRD,EDS和硬度检验等方法分析了熔覆层的显微组织、物相组成、成分分布和硬度等。在2034铝合金表面得到了激光熔覆涂层,其物相主要由Al,Y5Al3,YAl3,YA1等组成,Y元素主要分布于晶界和枝晶间,熔覆层的显微硬度70HV0.2～95HV0.2与基体的100HV0.2～120HV0.2相比较低,原因在于降低了基体中Cu元素的固熔强化效果。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层显微组织显著细化。     

WS2含量对钛合金激光熔覆自润滑耐磨复合涂层的影响

以NiCr/Cr3C2-10%WS2、NiCr/Cr3C2-20%WS2、NiCr/Cr3C2-30%WS2合金粉末为原料, 采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS复合涂层。采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织。结果表明: 激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合, γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS复合涂层主要由硬质TiC和TiWC2为耐磨增强相、γ-NiCrAlTi为增韧相、Ti2CS 和 CrS金属硫化物为自润滑相的自润滑耐磨复合涂层。随着固体润滑剂WS2添加含量的增加, γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/Ti2CS+CrS涂层中的金属硫化物体积分数明显增加, 复合涂层的磨损率逐渐降低, 复合涂层自润滑耐磨性能明显增强。     

离焦量对高强钢激光填丝焊熔滴过渡特性的影响

为了研究离焦量对激光填丝焊熔滴过渡及相关特征的影响，获得稳定过渡模式，借助高速摄像系统观察了不同离焦量下的熔滴过渡行为，并将其分为液桥过渡、混合过渡和滴状过渡3种类型进行了分析。结果表明，离焦量为-1mm和+3mm时的液桥过渡模式可以保证焊接过程的稳定性，获得的焊缝质量良好，焊缝截面无气孔等缺陷；而离焦量为+5mm时的过渡模式为滴状过渡，此时焊接稳定性最差，焊接过程中匙孔会完全闭合，焊缝表面成形不规则，焊缝截面底部出现大的气孔。该研究结果对实际生产有指导作用。     

中空光离焦量对单熔道质量的影响

利用环形激光光内同轴送粉喷头进行单熔道试验和测试,就中空环形光离焦量对45#钢表面熔层平整度、平宽度、平高度以及熔覆截面微观组织的影响进行试验研究。通过改变离焦量,获得单道熔覆层,并进行单层熔宽、熔高及表面平整度的测试和微观组织的对比,分析了离焦量对熔层组织、性能和表面状态的影响规律。结果表明:熔覆层组织在小离焦量情况下细密,环形光激光熔覆层的硬度、表面平整度随离焦量的变大先增后减,在较小负离焦状态下可得到最大值。     

离焦量对飞秒激光制孔影响的研究

为探究飞秒激光制孔工艺规律,采用脉冲宽度235 fs,重复频率100 kHz的飞秒激光在1.5 mm厚304不锈钢上开展不同离焦量下的制孔试验.首先记录不同离焦量下制孔时间,然后在影像测量仪下测量不同离焦量下微孔入口、出口孔径并计算对应锥度,最后在金相显微镜和扫描电镜下对孔壁进行金相观察及元素分布线扫描.试验结果表明:...     

激光熔覆对铝合金疲劳性能的影响

对模拟腐蚀损伤的铝合金试样表面进行了激光熔覆填充处理,分析了激光熔覆层的显微组织,并对熔覆试样和基材试样进行了疲劳寿命对比实验。结果表明,表面激光熔覆会显著降低材料的疲劳性能,在99%可靠度的前提下,熔覆试样的安全寿命比基材试样有所降低。其主要影响因素有熔覆层底部的枝晶、重熔区内的缺陷和熔覆层内的拉应力。经过表面机械冲击后,疲劳性能得到显著提高,提高幅度为244%,疲劳断口形貌表明,熔覆层有明显的疲劳特征。     

离焦量对铝合金表面激光除漆损伤特性的影响

飞机激光除漆时铝合金基体保护及除漆效率与材料损伤阈值密切相关,而激光离焦量的变化将直接改变材料的损伤阈值,以及除漆效率。采用ISO 11254 1-on-1激光损伤阈值测试方法研究不同离焦量时的铝合金和漆层的损伤阈值,对激光单脉冲光斑的二维、三维形貌进行分析,将理论值与实测值得到的不同离焦量时的损伤凹坑直径及深度进行验证。结果表明：随激光离焦量增加,光斑面积增大的同时材料损伤阈值下降,可有效提升能量利用率及除漆效率;实际单脉冲作用的材料凹坑深度随离焦量的增大而减小,且面积增大;凹坑深度、凹坑直径的理论值、实测值具有较好的相关性,并从激光材料作用机理角度对其误差进行了解释说明。     

猫眼离焦量与探测光束参数对猫眼回波的影响

研究光学系统离焦量和探测激光束参数对猫眼光学系统回波强度的影响.通过数值仿真和实验的方法,分析猫眼回波强度与离焦量和探测光束参数关系.据此提出了通过改变探测光束参数增强猫眼回波强度的初步方案.     

激光熔覆Ti／C混合粉末的工艺研究

选用Ti/C混合粉末为熔覆材料,脉冲YAG激光作为辐照源,对钛合金表面进行了激光熔覆实验.研究了激光工艺参数(包括脉冲频率、脉冲宽度、扫描速度等)对熔覆层物相的影响.选取合适的工艺参数,改变Ti/C的成分配比,探寻生成TiC的最佳工艺组合和熔覆材料的成分配比.对熔覆样品采用XRD方法进行了物相分析.结果表明,能生成TiC的最佳工艺组合为脉冲宽度为3.0ms,脉冲频率15Hz,扫描速度为1mm/s左右,搭接率为40%左右.在此工艺下,Ti:C的最佳比例为7:3(质量比).在上述条件下,可在钛合金表面原位生成以TiC陶瓷为主的增强相.     

离焦量对激光超声测厚的影响

为了研究离焦量对激光超声信号幅值的影响,采用相同能量的脉冲激光辐照不同厚度的铝质试块进行了工件测厚的实验。光路会聚采用焦距100mm的平凸球面聚焦透镜,将该透镜固定于5维光学调整架上,调节水平轴旋钮以改变离焦量;利用中心频率5MHz的压电探头接收激光超声波信号,并记录所有试块在每个离焦量下的超声信号数据;依据信号之间的时间间隔,求出每个铝质试块的厚度。结果表明,测厚结果与工件实际厚度之间的相对误差均在3%范围内;在等量激光脉冲激励下,当工件表面处于离焦量-10mm时,获得信号的幅值最大。     

宽带激光熔覆WCp/Ni基合金梯度涂层的组织与性能

在40Cr调质钢表面采用宽带激光熔覆铸造WCp/Ni基合金梯度复合涂层,对涂层组织和性能进行了测试分析,并对其性能提高的机理进行了初步讨论。     

球墨铸铁激光熔覆镍基合金的研究与应用

用DL—HL—TH500型高功率横流CO2激光器,采用同步送粉法在球墨铸铁上激光熔覆镍基合金,结果显示,熔覆层表面质量较好,在熔覆层内裂纹、疏松、气孔等缺陷极少：合金层的显微组织比基体组织明显细化,与基体形成冶金结合,合金层显微硬度高于基体材料。采用该技术对贵重零部件进行激光熔覆修复实践表明,经修复后的零件满足使用要求,达到预期的效果。     

Effect of annealing temperature on Ti/Al/Ni/Au ohmic contacts on undoped AlN films

The Ti/Al/Ni/Au metals were deposited on undoped AlN films by electron beam evaporation. The influence of annealing temperature on the properties of contacts was investigated. When the annealing temperatures were between 800 and 950℃, the AlN-Ti/Al/Ni/Au contacts became ohmic contacts and the resistance decreased with the increase of annealing temperature. A lowest specific contacts resistance of 0.379 Ω·cm² was obtained for the sample annealed at 950℃. In this work, we confirmed that the formation mechanism of ohmic contacts on AlN was due to the formation of Al-Au, Au-Ti and Al-Ni alloys, and reduction of the specific contacts resistance could originate from the formation of Au₂Ti and AlAu₂ alloys. This result provided a possibility for the preparation of AlN-based high-frequency, high-power devices and deep ultraviolet devices.     

宽带激光熔覆梯度生物活性陶瓷复合涂层组织与性能

为了增加基材与生物陶瓷涂层之间的结合强度,消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的开裂倾向,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和性能进行了研究.结果表明:钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中.合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为Ti(Al,P,Fe,V)相,白色共晶组织主要为Fe2Ti4O AlV3,白色颗粒为结晶析出的Al3V0.333Ti0.666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为GaO、CaTiO3和HA,灰色相为β-TCP及Ca2Ti2O6,白色颗粒相为TiO2.陶瓷涂层表面形成了类珊瑚礁结构及短杆堆积结构.这种表面结构将有助于为骨细胞长入生物陶瓷涂层提供通道.陶瓷层与钛合金基体之间的结合强度大于37.3 MPa.合金层的最高硬度为1600 HV0.2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300HV0.2.     

Investigation of Ti/Al and TiN/Al thin films as the stable ohmic contact for p-type 4H-SiC

Interfacial reactions, surface morphology, and current-voltage (I-V) characteristics of Ti/Al/4H-SiC and TiN/Al/4H-SiC were studied before and after high-temperature annealing. It was observed that surface smoothness of the samples was not significantly affected by the heat treatment at up to 900°C, in contrast to the case of Al/SiC. Transmission electron microscopy (TEM) observation of the Ti(TiN)/Al/SiC interface showed that Al layer reacted with the SiC substrate at 900°C and formed an Al-Si-(Ti)-C compound at the metal/SiC interface, which is similar to the case of the Al/SiC interface. The I-V measurement showed reasonable ohmic properties for the Ti/Al films, indicating that the films can be used to stabilize the Al/SiC contact by protecting the Al layer from the potential oxidation and evaporation problem, while maintaining proper contact properties.     

AA6061铝基材上激光熔覆Cu／Cr合金层的研究

在易氧化的纯AI表面制备Cu/Ar合金熔覆层,因二者的熔点温度差别大且容易结合过渡区产生脆性裂纹而有一定难度。本文通过扫描电镜（SEM）分析研究了激光工艺参数对Cu/Ar熔覆层过渡区裂纹倾向的影响。实验结果表明,以1．06μm波长的Nd:YAG激光器的聚焦光束为热源,通过选择合适的激光工艺参数,可获得理想的Cu/Ar合金熔覆层,这对于改进铝材表面的物理、化学性能并进一步开发其作为电接触材料具有应用价值。     

Ti/Al/Ni/Au金属体系在N-polar GaN上的欧姆接触特性

利用金属有机化合物化学气相淀积(MOCVD)在SiC衬底上外延生长了N-polar GaN材料,采用传输线模型(TLM)分析了Ti/Al/Ni/Au金属体系在N-polar GaN上的欧姆接触特性.结果表明,Ti/Al/Ni/Au (20/60/10/50 nm)在N-polar GaN上可形成比接触电阻率为2.2×10-3Ω·cm2的非合金欧姆接触,当退火温度升至200℃,比接触电阻率降为1.44×10-3 Ω·cm2,随着退火温度的进一步上升,Ga原子外逸导致欧姆接触退化为肖特基接触.     

Long-term thermal stability of Ti/Al/Mo/Au ohmic contacts on n-GaN

Improved performance of the ohmic contacts on n-GaN has been demonstrated with the use of MoAu as the capping layer on TiAl metallization. Contact resistance as low as 0.13 Θ-mm was achieved in these ohmic contacts when annealed at 850°C for 30 sec. We have studied the long-term thermal stability of these contacts at 500°C, 600°C, 750°C, and 850°C, respectively. The Ti/Al/Mo/Au metallization forms low contact-resistance ohmic contacts on n-GaN that are stable at 500°C and 600°C after 25 h of thermal treatment. The ohmic-contact performance degrades after 10 h of thermal treatment at 750°C, while the contacts exhibit nonlinear current-voltage (I-V) characteristics after 1 h of thermal treatment at 850°C with the formation of oxide on the surface of the contacts accompanied by surface discoloration. The intermetallic reactions taking place in the contacts during the long-term thermal treatments were studied using Auger electron spectroscopy (AES), and the surface morphology was characterized using atomic force microscopy (AFM).     

送粉激光熔覆ZrO2/Ni60复合涂层工艺与性能

采用送粉激光熔覆工艺分别制备了含 5 %和 10 %氧化锆陶瓷的强韧化镍基自熔合金涂层 ,考察了氧化锆含量 ,以及工艺参数对熔覆层组织结构与性能的关系 ,结果表明 :氧化锆掺杂涂层的组织特征取决于熔池的流动性 ,由于氧化锆的密度较镍基自熔合金的要小许多 ,因此在激光束提供的能量超过一定量之后 ,则会出现分层的组织结构 ,反之则可获得均匀的两相复合组织结构。最后给出了获得均匀组织结构的工艺方案