激光处理用涂层材料的研究

通过对传统黑化涂料成分，物理化学性能以及经激光扫描后硬化层深度，宽度，表面形貌的对比分析及在试验研究基础上配制出新的激光用涂层材料，探讨了该涂层的物理化学特性及影响因素与激光能量利用率的关系。     

钛合金激光表面加工研究进展

钛合金的综合性能优良、应用领域广泛,不足是表面硬度偏低、摩擦系数较大、易磨损、易形成氧化膜等,常常需要进行合适的表面处理以提高其使用性能。激光是一种新型热源,能够精确控制能量在空间与时间上的分布。利用高能量激光扫描钛合金的表面,使其表层材料发生急热、急冷温度变化,通过辅以气相、液相、固体粉末等加工介质,实现对钛合金表面形貌、成分、组织和性能的调控。首先扼要介绍了激光对钛合金表面的作用及激光表面加工工艺参数,然后分别综述了6种典型的钛合金表面激光加工技术的研究现状,并展望了钛合金表面激光加工技术的研究方向。旨在为合理选择钛合金表面加工工艺和开发新型钛合金产品提供参考。     

SLS中激光功率与扫描速度匹配的优化设计

预热温度、扫描速度、激光功率、铺粉厚度是影响激光烧结成形性能的主要因素。在一定的实验条件下,从激光能量分布和激光烧结机理出发,指出在烧结过程中激光功率与激光扫描速度是影响烧结温度的直接因素,并推导出激光功率与激光扫描速度匹配的理论模型。通过计算机模拟同实验结合来优化扫描速度、激光功率,对进一步提高成形件的尺寸精度和改善烧结件的强度具有一定的理论指导意义。     

激光微织构化铝合金表面的摩擦磨损研究

采用脉冲Nd∶YAG激光器在铝合金试件表面加工出具有规则形貌的圆形凹坑阵列,借助HSR-2M型高速往复摩擦磨损实验机,在滑动速度为0.15m/s、载荷10N的条件下,考察了乏油条件下圆形凹坑表面微织构的几何参数对"球-面"摩擦副摩擦学性能的影响,分析了激光加工对铝合金表面显微硬度的影响,并采用超景深显微系统对试件及对偶摩擦副表面的磨损特性进行了研究。结果表明,激光加工提高了铝合金基底的显微硬度;在乏油条件下,微织构化铝合金表面的平均摩擦系数与无织构表面相比明显减小,且波动稳定;经磨痕形貌分析可知,微织构化铝合金表面磨损程度减轻,当微凹坑直径为60μm,即面密度为4.91%时,微织构化铝合金表面具有最佳的减摩、抗磨性能。     

不同加工方式切割烧结钕铁硼磁体的表面微观形貌和粗糙度研究

采用电花火加工、电镀金刚石线和内圆锯片切割钕铁硼材料,分析电火花加工、电镀金刚石线和内圆锯片切割对烧结钕铁硼磁体的微观形貌和表面粗糙度的影响。利用SJ-410粗糙度仪、JMS-6010LA型扫描电子显微镜,对不同加工方式的切割工具的微观形貌、磁体的表面微观形貌及表面粗糙度进行表征。结果表明:电火花加工材料的去除方式为熔化、气化和热应力,内圆锯片和电镀金刚线的材料去除方式为塑性去除和塑性变形;在不同加工方式和切割速度条件下,电火花加工表面粗糙度最高达到了7.5μm;在0.15 mm·min^-1切割速度下,电镀金刚石线的材料外形规则并呈球状,切割以面与面切削,单位应力小,金刚石压入深度小,粗糙度最小;在高切割速度下,电镀金刚石线的往复运动存在线锯切割换向,对工件会产生较大的正应力,表面粗糙度值高于内圆锯片。     

液压支架活柱涂层的熔覆工艺与耐磨性能研究

为增强液压支架活柱的耐磨性,基于激光熔覆技术提出一种涂层制备工艺,对Ni、Si和Mo粉末的送粉特性以及激光参数对涂层宽度和厚度的影响规律进行了研究,为送粉量、激光功率和扫描速度等工艺参数的合理选择提供重要依据。通过RTEC摩擦试验机和FEI扫描电镜,对涂层及母材表面的耐磨性能进行测试,研究法向压力、摩擦速度和温度对摩擦学性能的影响规律以及对应的磨损机理。试验结果表明,该激光熔覆涂层可有效地解决液压支架活柱的偏磨与局部磨损问题,在重载和高温条件下的耐磨性良好,表面硬度可提升20%以上。     

激光沉积修复不锈钢管道组织性能及断裂机理分析

选取316L不锈钢粉末以激光沉积方式对含预制裂纹的316L不锈钢核电管道进行不同工艺参数的沉积修复,通过光学显微镜观测修复区宏观形貌和显微组织,通过显微硬度计、拉伸试验机测定修复试样力学性能,利用疲劳试验机测试不同扫描速度下修复试样疲劳寿命,并用扫描电镜观察断口形貌特征。结果表明,修复区由熔合区和熔覆区组成,熔覆区由胞状晶、柱状晶、树枝晶组成,熔合区呈现网状晶体结构。显微硬度分布呈现熔合区>熔覆区>热影响区>基材。在一定范围内,随着激光功率的增加、扫描速度和送粉速率的减少,晶粒尺寸逐渐增大,修复区显微硬度呈下降趋势,热影响区硬度呈上升趋势。当激光功率为1 300 W、扫描速度9 mm/s、送粉速率0.5 g/min,试样伸长率为61.61%,在400 MPa应力水平下,循环次数为67 225次。由于良好的宏观形貌、修复区细化的晶体、程度较小的加工硬化,试样表现出良好的塑性和抗疲劳性能,力学性能最优。     

扫描速度对车用316L不锈钢熔覆层组织及力学性能的影响

采用不同激光扫描速度在304不锈钢表面制备了316L熔覆层，通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计分别对316L熔覆层宏观形貌、相组成、微观组织及显微硬度进行研究。结果表明，316L熔覆层呈单相奥氏体结构，随着扫描速度升高，激光功率密度降低，热输入减小，冷却速度加快，熔覆层晶粒尺寸减小。熔覆层显微硬度与扫描速度成正相关，其中扫描速度1 400 mm/min制备的316L熔覆层显微硬度最高，为275HV_0.3。熔覆层显微硬度的升高是晶格畸变导致的固溶强化和细晶强化的协同作用引起的。磨损试验结果表明，316L熔覆层平均摩擦系数显著低于304不锈钢基体，扫描速度1 400 mm/min制备的316L熔覆层摩擦系数为0.424,磨损率为2.29×10^-6mm³/(N·m),磨损机理为磨粒磨损。     

生长条件对脉冲激光沉积ZnO薄膜性质的影响

采用脉冲激光沉积法在蓝宝石（001）衬底上沉积ZnO薄膜,研究衬底温度、激光能量和氧气压力对样品结构和表面形貌以及光致发光的影响.X射线衍射（XRD）表明,在沉积温度范围内（600～900℃）所有样品都具有c轴高度择优取向.扫描电镜（SEM）的测试结果表明,激光能量和氧气压力对薄膜表面形貌的影响显著.在所有样品的室温光致发光谱（PL）均观察到单一 的380nm紫外光发射,深能级发射被强烈抑制.     

激光选区熔化成型TC4免装配部件工艺优化

基于改善激光选区熔化成型免装配部件的表面质量以及间隙配合运动,采用单因素试验和正交试验研究了激光选区熔化过程中的激光功率、扫描速度、扫描线间距对成型件表面粗糙度的影响,以及研究了激光体能量密度对球副配合运动影响。结果表明：当激光功率为200 W、扫描速度为550 mm/s、扫描线间距为0.12 mm时,成型件表面粗糙度Ra达到最小值12 μm;当球副空腔比为0.2,体能量密度在60~90 J/mm3时,球副间隙无明显粘粉情况且配合灵活。     

6061-T4铝合金激光焊接接头组织与力学性能研究

对汽车用6061-T4铝合金板材进行激光焊接，采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、维氏硬度测试、拉伸试验等研究了激光焊接接头微观组织、显微硬度、强度和塑性、拉伸试样断口形貌。结果表明，6061-T4铝合金激光焊接接头的母材区组织为粗大条状晶粒; 焊缝中心组织为细小的铸态树枝晶，针状β"析出相在晶界偏聚，位错密度降低; 激光焊接接头的强度(硬度)和塑性均比母材有一定下降。     

气压对 PLD 法在AlN/Si 上外延生长的GaN性能的影响?

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在AlN/Si异质结上外延生长GaN薄膜.研究了气压对GaN薄膜结构性能和表面形貌的影响,利用高分辨 X射线衍射仪(HRXRD)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对 GaN薄膜的结构性能及表面形貌等进行表征和分析.结果表明：气压在1~50 mTorr 范围时,GaN薄膜的表面形貌及结构性能均是先好后差;当气压在最佳值10 mTorr 时,外延生长的 GaN薄膜质量最优,其(0002)和(1012)面的高分辨 X射线衍射摇摆曲线峰值半高宽(FWHM)分别为0.7°和0.8°;原子力显微镜测试得到 GaN薄膜表面的粗糙度为1.8 nm.     

超声波辅助NaCl-MnO2改性沸石及其吸附性能

在超声波辅助下,利用NaCl-MnO2对天然沸石进行改性,通过扫描电镜（SEM）表征沸石的微观特征,研究改性沸石对水中Fe3 的吸附性能及影响因素,结果表明：改性沸石表面负载了一层均匀的二氧化锰涂层,其吸附能力增强;在溶液pH=5及常温下,吸附时间80 min,改性沸石用量为4 g/L时,对质量浓度为100 mg/ L的 Fe3 的去除率为98.1 %。     

轧制温度对大应变轧制Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc合金组织与性能的影响

在不同温度下对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc进行大应变轧制,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析及拉伸试验等研究轧制温度对合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,热轧温度400 ℃时,Al-4.5Cu-1.5Mg-0.1Sc铝合金再结晶充分,晶粒尺寸细小均匀,结合热处理可有效改善基体中第二相分布不均现象; 400 ℃热轧并T6态处理后合金综合力学性能较好,抗拉强度为455 MPa,伸长率为21.8%; 合金断裂形式为韧性断裂,断口上分布着大量细小的韧窝。     

钛对激光熔覆Ni_3Si金属间化合物涂层的影响

利用激光熔覆技术合成Ni3Si涂层修复改善高温合金的使用性能,添加合金化元素改善Ni3Si的脆性问题。以镍、硅、钛元素粉末为原料,利用10 k W CO2连续激光器在GH864表面激光熔覆制备Ni-Si金属硅化物复合材料涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度计表征熔覆试样的微观组织、相组成和显微硬度。结果表明,熔覆层组织主要由镍固溶体、Ni3Si和Ni3 1Si12组成,随着钛含量的增加涂层组织为镍固溶体和Ni3(Si,Ti)。熔覆层的平均硬度随钛含量的增加而减小,主要是因为钛的添加减小了涂层组织中硬质相的含量。随着钛含量从0增加到9%,涂层合金晶格常数从0.351 00 nm增加到0.353 18 nm。     

激光扫描速度对Fe基火焰喷焊重熔层组织和耐磨性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射物相分析和显微硬度、耐磨性测定等试验手段, 研究了不同激光扫描速度对Fe基火焰喷焊重熔层组织和耐磨性的影响。试验结果表明, 经激光重熔后, 火焰喷焊层的组织得到不同程度细化; 喷焊重熔层的组织主要由γ-(Fe, Ni)及Fe₃Ni₂、FeNi₃、Cr₂B、FeB₂Ni₃、FeCrB等强化相组成; 随着激光扫描速度增加, 喷焊重熔层的硬度提高, 而且耐磨性均优于原始喷焊层。在相同激光扫描功率下, 经200 mm/min激光扫描后, 喷焊重熔层耐磨性最好。     

甘肃省肃北县鱼脊山蓝晶石矿工艺矿物学研究

为更好地开发利用甘肃省肃北县鱼脊山蓝晶石矿床,采用X-射线衍射光谱、光学显微镜、扫描电子显微镜、X-射线能谱分析及工艺矿物学参数自动测试系统(BPMA)等手段,基本查清了矿石的矿物组成、结构构造、蓝晶石等重要矿物的粒度以及不同磨矿细度下的解离度,分析了影响选矿指标的矿物学因素,为该矿的进一步选冶提供了依据,也丰富了矿区的矿物学资料。     

一水硬铝石的表面粘附能研究

采用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析了一水硬铝石的表面形貌, 并利用原子力显微镜对捕收剂作用前后一水硬铝石的单位面积粘附能进行了定量分析。一水硬铝石矿物{010}解理存在大量高度为12 nm左右的解理台阶, 在(010)解理面上可观察到大量晶体生长小丘, 因此增大了一水硬铝石颗粒的表面活化点数目和比表面积。通过对一水硬铝石矿物进行了力-位移曲线测定分析, 定量地计算出一水硬铝石分别经蒸馏水、十二胺、油酸钠溶液浸泡之后其(010)面的平均粘附力和单位面积上平均粘附能的大小顺序分别为: F_蒸馏水>F_十二胺>F_油酸钠和W_蒸馏水>W_十二胺>W_油酸钠; 可见, 经捕收剂作用之后, 一水硬铝石由高能表面变为低能表面。