等离子激光复合熔积高温合金粉末的工艺研究

研究了等离子激光复合熔积高温合金粉末过程中激光对等离子弧柱形态、熔积时熔深和熔宽等的影响。实验结果表明，激光作用于等离子弧后，等离子弧弧柱的直径变小，挺度增加，稳定性增强，起弧容易，熔积层的熔深增大，熔宽减小。实验证明，这种方法直接快速成形高温合金或者难加工材料零件是可行的。     

等离子熔积/铣削复合直接制造高温合金双螺旋整体叶轮

采用等离子熔积与铣削复合制造技术，在等离子熔积成形过程中复合铣削精整，试制了难加工高温合金双螺旋整体叶轮样件，其组织性能和力学性能均高于采用传统工艺加工获得的叶轮。该技术解决了现有高能束熔积成形技术因无支撑和台阶效应造成的尺寸精度和表面质量不高的瓶颈问题，是难加工材料零件短流程、低成本、高质量无模精确制造的新的有效加工方法。     

等离子熔积成形与铣削光整复合直接制造金属零件技术

针对国内外现有的金属直接快速制造技术中存在的制件表面质量不高的瓶颈问题,开发了在制造过程中将等离子熔积增材成形与铣削光整减材复合的金属零件直接快速制造方法。研究该复合制造工艺参数对熔积成形性和形状特性以及热态干铣削刀具和工艺的影响规律,找到合理的工艺条件并用其试制出金属零件原型,为改善快速原型表面质量提供了有效的途径。     

铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末的磨损特性

采用激光熔覆技术在铸铁CrMo表面制备了Ni基高温合金熔覆层,采用SEM和晶相仪分析了激光熔覆层的晶相组织。采用回归正交试验方法,研究了基体和熔覆层在不同载荷和速度下的磨损特性。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织致密,主要由树枝晶和共晶构成,熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损;铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末可以提高表面的耐磨性能。     

等离子熔积与激光切割复合直接制造CAM软件研究

针对等离子熔积制造易产生侧表面阶梯效应,导致精度和表面质量不高的问题,提出将等离子熔积和激光轮廓切割复合以改善熔积成形件表面质量的方法。开发了等离子熔积激光切割复合直接制造CAM软件,在软件中提出了一种带法向的分层切片方式,对等离子熔积、激光轮廓切割的轨迹分别进行了规划,产生相应的NC代码,并对2个单工序NC代码进行了复合,以达到等离子熔积和激光轮廓切割工艺上复合的目的。     

激光熔覆Ni60和Co-Cr-W合金层的高温磨损特性研究

在4Cr14NiW2Mo耐热合金钢表面熔覆Ni60和Co-Cr-W合金粉末,获得具有良好冶金结合和组织致密的熔覆层。在不同温度条件下（室温、250℃和420℃）,对Ni60和Co-Cr—W熔覆层及其基体材料进行了摩擦磨损试验。研究结果表明：Co-Cr-W熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损、剥层和氧化磨损的共同作用,其摩擦因数随温度的升高而降低;对于Ni60熔覆层,其摩擦因数几乎不受温度的影响,其磨损机制表现为磨粒磨损。在高温条件下,Ni60熔覆层比Co-Cr-W合金熔覆层具有更优良的高温摩擦磨损性能。     

面向等离子熔积直接制造的工控组态平台自动控制系统

分析了等离子熔积直接制造金属零件工艺的特点,开发了一种基于工控组态软件的等离子熔积直接制造自动控制系统。该系统满足多层熔积与表面光整复合成形工艺控制的要求,且开发周期短、成本低、开放性较好、易于操纵和维护。     

面向复杂梯度材料模具等离子熔积制造的建模与轨迹规划

为满足复杂功能梯度材料（FGM）模具设计和制造的需求,提出了基于非均匀梯度源的体素建模和双数据模型驱动的轨迹规划新方法。双数据模型中的STL模型用于梯度源设计和几何轨迹生成,体素模型用于材料分布设计和FGM表征建立。通过几何轨迹离散和材料信息检索与融合,生成了熔积成形轨迹。新方法不仅具备多个局部复杂参考特征同时描述的能力,还使得成形轨迹兼具几何精确快速和材料分布复杂的特点。最后通过汽车翼子板模具实例验证了算法的有效性。     

激光熔覆合金表面耐磨性试验研究

使用CO2激光器对45#钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理。利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面进行摩擦磨损试验,研究干摩擦和润滑条件下磨损机理。Ni合金熔覆层比Co基耐磨性要好。润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦都得到很大提高。     

冷却速率对激光熔覆K4169高温合金涂层组织的影响

采用半导体激光制备了K4169高温合金熔覆涂层,并依次对涂层进行了固溶处理和时效处理;采用液氮对基板冷却的方法改变覆层在凝固过程中冷却速率,以研究冷却速率对涂层组织的影响规律;采用扫描电镜及能谱仪对涂层组织和析出相进行分析,采用差热分析仪对涂层析出相析出温度进行测定。结果表明:高的冷却速率能抑制K4169合金涂层中铌元素的偏析,同时可以抑制有害Laves相的析出;热处理可以显著提高涂层的硬度,高冷却速率下制备的涂层经热处理后硬度更高。     

铝-硅合金表面激光合金化处理

在一定的激光工艺参数下，对ZL108合金含SiO2和硅的涂层进行处理，其合金化组织细化．且出现过共晶组织。含钛 碳 铝涂层经激光处理后，存在TiC和Ti颗粒，提高了合金化层的硬度，明显改善了其摩擦磨损性能。     

高温合金磨削烧伤表面的CCD图像特征研究

高温合金是航空工业中常用的难加工材料,磨削加工方式下极易发生烧伤。提出了采用CCD(charge coupled device,电荷耦合器件)图像特征评价烧伤程度新方法,运用数字图像处理技术,分析研究了不同烧伤程度的高温合金表面CCD图像在空域和频域的特征。研究结果表明,烧伤表面图像的色度方差具有明显特征,可以作为烧伤程度的评价指标。本研究为建立高温合金磨削烧伤程度的定量评价指标体系提供了新途径。     

喷射成形铝合金的激光表面致密化

研究用激光重熔处理,消除喷射成形铝合金表面层孔洞的工艺可行性,获得了满意的表面处理致密化效果。     

镁合金激光加工技术的研究

在综述国内外镁合金激光切割、激光焊接、激光表面改性等技术的基础上,对镁合金的激光加工技术进行了研究。结果表明：激光切割AZ31B镁合金,切缝窄细平直,垂直度为0．05mm,切面波纹小且分布规律,热影响区不明显;激光焊接镁合金,焊缝成形好,气孔少,热影响区小;AZ31B镁合金激光熔凝处理后,晶粒得到细化,硬度和耐磨性都得到提高。     

车削高温合金GH2132时切削力和表面粗糙度的建模与试验分析

对高温合金GH2132进行了外圆车削试验,测量了切削过程中的切削力和已加工表面粗糙度。利用最小二乘法对试验数据进行了回归分析,建立了切削力和表面粗糙度的经验模型,得出了切削参数对切削力和粗糙度的影响规律,为优化切削参数、研究刀片磨损机理提供了参考数据。     

核阀钴基合金密封面高温氮离子注入层的摩擦磨损特性研究

对经激光堆焊Stellite 6的316L核阀试样表面进行高温、高束流密度、大剂量的N+注入。分析了注入层的N+浓度分布及微观组织结构,测试了受注面的表面粗糙度及横截面的显微硬度,进行了摩擦磨损性能研究。结果表明,在上述条件下,N+的注入深度较常温条件提高了两个数量级且浓度呈准高斯状分布,近表面区形成了大量细小和微晶态的铁氮化合物,高能N+的轰击和溅射作用显著降低了受注堆焊层表面的粗糙度,受注表面及近表面区的显微硬度整体提高,N+注入对激光堆焊层的表面耐磨性能改善效果明显。探讨了N+注入对激光堆焊层表面强化的机理。     

医用钛合金的激光表面改性

钛及钛合金具有良好的耐蚀性、比强度、疲劳抗力及生物相容性,广泛应用于矫形外科和牙科植入体中。然而其表面硬度低、耐磨性差、生物惰性等是作为医用植入材料不容忽视的问题。通过激光表面改性处理,如激光表面合金化(LSA)、脉冲激光沉积(PLD)及激光表面熔敷陶瓷涂层等可以显著改善钛及钛合金的表面性能。在对此进行综述的同时,对其发展方向进行了探讨。     

GH742合金激光冲击强化后的表面残余应力

采用X射线衍射法对GH742合金激光冲击强化后的表面残余应力进行了测试,采用云纹干涉结合盲孔法对残余应力随深度的分布进行了测试。结果表明:GH742合金经激光单点冲击后,表面残余压应力最高可达1 180MPa,且残余压应力层深度达到1.2mm;50%光斑搭接率强化后的表面残余压应力约为1 100MPa。