大型轧辊快速刻花刻花点的微观结构研究

通过扫描电镜研究了激光刻花轧辊上刻花点的微观结构.研究表明,激光刻花后材料表面及附近有四个部分:熔凝区、相变区、热影响区和基材区;由于快速熔凝过程产生的极大过冷度,熔凝区主要是超细的微晶状的枝晶和胞状组织,其组织均匀,且极为致密,因而其硬度与耐腐蚀性能大大提高;激光扫描速度对相变硬化区和热影响区的大小有极大的影响.     

激光快速熔疑40Cr钢表面硬度与残余应力研究

研究40Cr在激光单道熔凝和叠道熔凝下材料表面显微组织分布特征,表面硬度分布规律和残余应力状态,结果显示单道激光熔凝的强化层组织由表层熔化区、亚表层相变硬化区及与基体相连的高温回火区组成,最大残余应力为拉应力,出现在熔凝带中心,在熔化带边缘为压应力,在热影响区为拉应力:叠道激光熔凝试件表面显微组织和硬度分布的差异在回火软化区和二次淬硬区。。叠道扫描的残余应力要比单道激光熔凝的小,新的熔凝带对前道熔凝带施加了应力并产生了韧化作用。     

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.     

42CrMo钢表面单道激光宽带处理后熔凝层的残余应力

基于有限元软件SYSWELD平台,建立激光熔凝三维有限元模型,编制宽带热源的FORTRAN子程序,采用不同的工艺参数对42CrMo钢表面的单道激光宽带熔凝区的组织和残余应力进行数值计算与分析.测定了激光熔凝表层的热循环曲线,利用扫描电镜(SEM)观察熔凝区相变.结果表明,工艺参数对熔凝区残余应力分布状态影响较大,激光线能量密度(ρE)过高或过低,均影响熔凝层的表面成型质量;当激光束输出功率为3500 W,扫描速率在600~1000 mm/min时(即ρE=20.9~35.0 J/mm2),熔凝区可获得有利的残余压应力分布.42CrMo钢母材组织为铁素体 珠光体,经激光处理后,熔凝区组织转变生成的马氏体相比例高达95%以上.     

高铬钢轧辊激光熔凝层组织及性能

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等手段对高铬钢轧辊激光熔凝层的显微组织、相结构、回火稳定性及高温耐磨性能进行了分析.结果表明,高铬钢激光熔凝处理后剖面区由熔凝区、热影响区(HAZ)和基体组成.基体组织为回火马氏体和网状M7C3型碳化物,激光熔凝处理使基体中脆性碳化物完全溶解,表面熔凝区组织得到高度细化,呈现组织梯度,生成奥氏体和M23C6型碳化物,热影响区由隐晶马氏体、残余奥氏体和弥散的碳化物组成.激光熔凝区由于细晶强化、固溶强化和位错强化的共同作用,回火稳定性明显提高,560 ℃回火后出现二次硬化,峰值硬度达到672 HV.高温滑动磨损条件下激光熔凝层具有优良的耐磨性能.     

45#钢镀铬激光诱导放电复合毛化条件下的金相初步研究

研究了镀铬后试样与普通试样在经过激光诱导复合毛化处理后显微硬度与金相的情况.通过对放电坑组织的分析,可以看出放电坑的熔凝组织分为两层:熔凝层和相变硬化层,热影响层在光学显微镜下不明显.熔凝层的最高硬度在900HV左右,大大高于45#钢基体200HV和镀Cr后300HV的硬度.在相变硬化层中,硬度随着相对表面距离的增大而逐渐下降.     

Cr12钢激光表面熔凝后的性能研究

采用Nb:YAG激光器对高碳高合金钢Cr12进行了表面熔凝处理试验,分析了激光加工参数对熔凝单元体宽度的影响,采用光学显微镜、扫描电镜以及能谱仪分析了激光熔凝处理后Cr12钢单元体的微观组织和化学成分分布,测量了不同激光加工参数下熔凝单元体宽度,并用显微硬度计测试不同区域的微观硬度。结果表明:激光熔凝处理后得到熔凝区、热影响区和基体三层组织。熔凝区组织为极细的等轴晶和柱状晶,消除了夹杂相,合金元素基本均匀分布。热影响区的显微硬度较基体显著提高,熔凝单元体宽度随激光参数的变化呈一定规律性变化,其中离焦量对单元体宽度影响最大。     

激光表面处理1.6%C超高碳钢的组织与性能

为了研究激光处理后超高碳钢表面组织及性能的变化,采用2kW连续横流CO2激光器对超高碳钢(C的质量分数为0.016)进行了激光处理,采用扫描电镜观察组织和显微硬度计测量深度方向显微硬度值的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了沿深度方向的组织照片和硬度分布曲线。结果表明,激光处理层分为熔凝层、过热层和相变硬化层。熔凝层可观察到胞状树枝晶和离异共晶;相变硬化层组织细小,显微硬度(高达750HV～905HV)高于其它层,是典型的激光淬火组织。随激光功率增大(1000W～1200W),熔凝层中胞状树枝晶和离异共晶增多并细化,马氏体数量减少,各层的宽度、深度均增大,显微硬度降低。这一结果对细化超高碳钢组织和改善其性能是有帮助的。     

薄板模具钢脉冲Nd:YAG激光熔凝区显微硬度特征的影响因素

本文在厚度为 0 .5— 2 .0mm的 5Cr4Mo3SiMnVAl(0 12Al)模具钢和Cr12MoV模具钢薄板上 ,采用脉冲Nd :YAG激光进行了激光熔凝实验 ,研究了工艺参数 (脉冲宽度和脉冲频率 )、材质和材料厚度对激光熔凝后熔凝层显微硬度特征的影响。结果表明 :随着脉冲宽度的增加或脉冲频率的减少 ,激光熔凝区的显微硬度有减少的趋势 ;Cr12MoV模具钢的激光熔凝区的显微硬度比 0 12Al模具钢的低 ;随着材料厚度的增加 ,激光熔凝区的显微硬度表现为先增加后减少的趋势。激光熔凝工艺参数、材料的热扩散情况和材料的热物性参数的不同是造成上述现象的主要原因。     

化学反应热效应对激光熔凝区几何特征的影响

为了研究附加化学反应热的激光熔凝区特征,采用在低合金钢表面预制Mg,Al和Fe3O4涂层进行激光处理,得到了化学反应热影响激光熔凝区形貌的实验结果。结果表明,引入化学反应热源,使激光熔化区宽度、热影响区宽度和深度增加,熔化区的深宽比降低;Al和Fe3O4涂层的熔化深度比表面黑化处理的熔深深,Mg和Fe3O4涂层的熔化深度比表面黑化处理的熔深浅;利用多元合金氧化物还原化学反应热和激光形成复合热源,可以快速形成多元合金共渗的熔凝层。     

激光加热熔池流动和传热的分区数值模拟

在激光材料加热中,由于存在着表面张力驱动的流动,熔池表面附近熔体的速度梯度很大。为了更好地研究熔池里的流动,对该速度变化急剧的表面层区域和其余区域分开进行求解并相互耦合。将该计算结果与把熔池作为一个整体求解所得结果进行比较表明,只要表面附近阿格分得足够细密,整体进行求解也可以得到准确的结果。     

高能束涂覆件基体热影响区及多冲服役行为

采用激光高能束熔覆试件 ,发现基体在熔覆时吸收能量越大 ,热影响区就越宽 ,中碳钢等可淬火材料会淬火硬化 ,组织会明显细化。奥氏体不锈钢等材料的基体不出现淬火硬化与组织细化现象。在多冲碰撞载荷作用的服役条件下 ,已淬火硬化的基体可能会软化 ,而且容易出现裂纹等缺陷 ;硬度不高的基体一般会出现一段硬化     

高功率掺镱双包层光纤激光器热效应理论研究

针对高功率双包层光纤激光器热效应严重制约着光纤激光器的输出功率和光束质量这一现象,利用热传导方程和边界条件推导出了双包层光纤激光器温度分布的解析解,进而分析了热效应引起的应力分布,温度和应力引起的折射率变化以及热效应引起的光程差。结果表明,在纤芯轴线处切向、法向、轴向应力分别达到负的最小值,而在光纤表面处径向应力为0,法向、轴向达到正的最大值;应力引起的折射率变化与温度引起的折射率变化相比较小;温度变化是热效应引起光程差主要原因,热膨胀和热应力引起的光程差较小。     

Numerical simulation of the dynamics of phase transitions in CdTe induced by irradiation with nanosecond pulses of an excimer laser

Simulation of the effect of KrF nanosecond pulse excimer laser radiation (λ = 248 nm, τ = 20 ns) on phase transitions in cadmium telluride was performed taking into account the diffusion of the melt components and their evaporation from the surface. It is shown that the surface region of the melt is enriched with tellurium due to the evaporation and diffusion of the cadmium telluride components. The obtained value 0.05 J/cm² of the threshold energy density for melting is in reasonable agreement with the experimental data.     

激光点状合金化对42CrMo钢疲劳裂纹扩展速率的影响

裂纹倾向严重和搭接区软化是激光表面强化技术面临的两大难题,为此,提出了一种激光点状合金化方法:使预涂在基体表面的合金涂层或由喷嘴送入的合金粉,在激光小孔效应作用下,与基体形成混合熔池,得到合金化点。研究表明,大量规则分布、互不重叠的合金化区及其周围的相变硬化区从总体上降低了疲劳裂纹扩展速率,提高了材料的疲劳寿命。对疲劳裂纹断口的初步分析显示,相变硬化区对阻滞裂纹扩展其到了重要作用。     

光纤激光器及其在选区激光熔化快速原型制造中的应用

选区激光熔化（SLM）是一种直接由金属粉末或陶瓷材料成型产品的快速原型制造工艺,它从CAD原型出发建构几乎100％致密、具有良好机械性能的原型。这就需要其核心部件激光器具有光束模式好、光斑细、响应速度快的特点,而光纤激光器比起传统采用的YAG激光器可以更好地满足这些要求,从而为光纤激光器在SLM中的应用提供了无限的发展空间。目前,采用固体光纤激光器的SLM设备已经能用低熔点合金、锌、青铜、不锈钢和工具钢生产零件或模具嵌件。     

激光快速成形过程的热行为及其影响

建立了激光快速成形(LRF)过程熔池的比色测温系统，分别采用实时跟踪和定点测量两种方式实现了熔池温度和熔池后沿冷却速率(温度梯度)的测量。结果表明，随着激光功率和送粉率的增大，熔池温度升高，熔池后沿冷却速率减小;随着激光扫描速度的增加，熔池温度下降，熔池后沿冷却速率增大。单道多层熔覆和多道搭接熔覆过程温度检测结果发现，随着沉积层数和沉积道数的增加，成形过程呈现热累积效应，即熔池温度逐渐升高，而熔池后沿的冷却速率则呈现完全相反的趋势。     

激光等离子体法清洗微纳颗粒的物态变化研究

为了探究激光等离子体冲击波清洗过程中微纳颗粒的物态变化特性,针对单晶硅表面Al微纳颗粒进行了清洗实验;结合等离子体传播规律与有限元法模拟了颗粒内部的应力和温度变化情况,得到了颗粒相变和演化的规律。结果表明,大颗粒与中颗粒数量明显减少,尺寸由原来的0.5μm~3μm变为0.1μm~1μm;颗粒的物态变化主要是冲击波瞬时高温高压作用所致,颗粒内最大应力达到1GPa,最大温度达到1100K;颗粒在冲击波作用下发生了破裂与相变,细小颗粒数量增多并粘附在样品表面,增大了清洗难度。此研究可为激光清洗颗粒的理论和应用提供参考。     

激光淬火及熔覆层性能与物相变化的拉曼光谱研究

利用拉曼光谱研究了45#钢激光淬火层的抗氧化性能和碳在淬火层内的状态,同时研究了镍基合金激光熔覆层内碳的结构形态转变和抗氧化性能。研究结果表明,45#钢中的碳主要表现为纳米非晶石墨和类金刚石结构,激光淬火可以明显提高45#钢表面的抗氧化性能并使碳颗粒细化。随着测试激光功率的增大,激光淬火层表面和次表面的拉曼光谱保持不变,而激光淬火层内部和基体的拉曼光谱发生非常明显的变化,出现了很强的-αFe2O3的拉曼信号。这表明45#钢激光淬火层的表面具有非常优异的高温抗氧化性能。发现在激光熔覆Ni02合金层与基体的接合部非晶碳可以转化为金刚石结构。熔池底部高的温度梯度和快速凝固过程中在界面处产生巨大的瞬间压力,可能是在该区域内非晶碳直接转化为金刚石的主要原因。