人工神经网络在激光涂层多冲碰撞疲劳寿命预测中的应用

运用人工神经网络技术,采用激光涂层多冲碰撞寿命试验数据和专家数据相结合,以涂层材料、基体材料、涂层厚度和应力水平为输入因子建立疲劳寿命的预测模型,该模型精度较高,可为今后激光涂层多冲碰撞疲劳试验结果的预测提供理论根据。     

涂层界面失效破坏临界位置的理论分析与实验研究

根据红外激光划痕时在涂层表面产生的温度场的理论分析,找出涂层界面失效破坏的临界位置.在实验研究中,分析红外热成像仪对激光划痕涂层的实时温度检测结果,表明在涂层逐渐失效破坏的过程中,其表面的温度状况呈现出与理论分析结果相一致的两阶段的变化,进而说明了温度变化的转折点即是该涂层从基体脱落下来的临界位置;并通过计算得知,该涂层临界脱落点对应的激光辐射功率大约为31.92 W,这一结果直接反映了该涂层与基体结合强度的情况.     

医用镁合金激光制备羟基磷灰石涂层研究

为了提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用激光技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)涂层.研究主要采用如下两种方法制备HA涂层:激光熔覆法;等离子喷涂+激光重熔法.研究结果表明,由于镁合金和HA的物化差异较大,采用激光熔覆法所制备的涂层为不连续的泪珠状,成型非常困难,涂层中镁稀释较大,严重影响涂层的耐蚀性和生物相容性;然而采用等离子喷涂+激光重熔处理则较易在镁合金表面制备HA涂层,涂层连续且无剥落,相组成为生物相容性较好的HA和少量的Ca_3(PO_4)_2(TCP),涂层表面存在一些有利于骨长入的裂纹和孔隙.所以,采用等离子喷涂+激光重熔能够在医用镁合金表面制备生物相容性和耐蚀性较好的HA涂层.     

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     

送粉式激光熔覆获得最佳熔覆层的必要条件及其影响因素

在分析自动送粉式激光熔覆过程中熔覆材料颗粒加入方式及其在激光束中的行为的基础上,建立热平衡方程,推导出反映熔覆过程实际情况的参数：熔覆材料颗粒尺寸、在激光束中运动距离、加热温度、激光功率密度之间的相互关系式等。指出在自动送粉式激光熔覆中能够获得最佳熔覆层的必要条件是：熔覆材料颗粒进入激光束后直到其落到基体材料表面之前,必须始终在激光束中。激光束沿着扫描方向必须有足够的宽度是满足上述条件的关键,同时提出其计算方法及公式,并阐明获得最佳熔覆层的工艺参数之间的匹配原则     

激光重熔对TC4钛合金表面激光原位熔覆层微观组织与性能的影响

为了进一步提高激光原位熔覆层的质量,利用激光重熔方法对TC4钛合金表面激光原位熔覆层进行了处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对比研究了熔层的显微组织、相分布和显微硬度。结果表明,适当工艺参数的激光重熔处理可以消除位于原位熔覆层底部的大气孔,可以使熔层中的陶瓷相分布更均匀,从而提高熔层的组织致密性;激光重熔处理后熔层硬度值的梯度变化减弱,熔层的平均显微硬度与质量的稳定性均得到提高。     

激光重熔对Ni/WC涂层组织结构的改善机制研究

为了进一步探讨激光重熔等离子喷涂金属陶瓷涂层的组织与性能。本文通过等离子喷涂设备在45钢表面上制备了Ni/WC金属陶瓷涂层,再进行激光重熔处理,然后利用SEM、XRD、Photoshop软件及显微硬度测试仪等分析测试手段研究了该涂层在激光重熔前后的组织性能变化。结果表明:激光重熔前涂层为典型的层状结构,基体与涂层的结合面为机械结合,涂层内有大量未熔WC颗粒,且XRD检测其高温作用使得喷涂颗粒发生分解,分解出的C元素与其他元素发生反应生成新的化合物,丰富了涂层的硬质相;激光重熔后涂层中颗粒细化,分布均匀且能消除涂层中大部分孔隙和WC团聚。WC再次发生分解,生成新的硬质相,与周围的Ni形成“软基相+硬质点”的组合分布,基体与涂层的结合方式由机械结合转变为冶金结合。孔隙率由7.02%降到了3.08%,显微硬度也相应提高,且涂层显微硬度比基体高了255HV。     

氧化锆掺杂激光熔覆涂层成形、结构与增韧机制

本文利用氧化锆陶瓷在不同凝固成形条件下具有相结构变化的特点,将其作为激光熔覆涂层的增韧相.激光熔覆试验结果表明含氧化锆增韧激光熔覆涂层成形关键在于控制熔池熔体的流动性,低的激光线功率密度有助于分层现象的消除:扫描电镜和能谱分析表明氧化锆陶瓷在熔覆层中没有显著的富集,且点状弥散分布较均匀,同时XRD图谱证明激光熔覆层中氧化锆为单斜相结构,达到了利用氧化锆相变消除残余热应力裂纹的目的,从而可以解决激光熔覆裂纹产生的关键问题.     

激光预处理基体细化铬层晶粒的电镀机理研究

为了揭示激光淬火预处理钢基体细化镀铬层界面晶粒的电镀机理,采用理论和试验相结合的方法进行了理论分析和试验验证。用化学腐蚀法制备了铬层/激光离散预处理基体界面的两侧（铬层界面与基体界面）,利用扫描电镜研究了铬层界面晶粒形貌,利用激光粗糙度仪测量了基体界面粗糙度;借助电镀理论构建了以过电位为中间变量的铬层界面晶粒尺寸和基体界面粗糙度关系分析模型;取得了粗糙度与晶粒尺寸呈正比的试验结果和粗糙度与晶粒尺寸呈正比的理论关系,得到了淬火预处理钢基体细化镀铬层界面晶粒的电镀机理。结果表明,激光淬火预处理钢基体得到的较小粗糙度可以提高过电位,过电位的提高减小了铬层界面晶粒尺寸。这一结果对进一步解释激光淬火预处理可以提高基体/铬层界面结合强度是有帮助的。     

Influence of Laser‐Induced Topography Changes on the Activity of Catalyst Coatings as Examined by Infrared Thermography

A mixed metal oxide catalyst coating is subjected to laser irradiation by a Nd:YAG laser operating at 266 nm to induce local changes in surface topography. The coating is exposed to laser interference patterns as well as to direct laser irradiation without interference. Samples are characterized by means of White Light Interferometry and Scanning Electron Microscopy. Irradiation with interference patterns causes the formation of wave‐like surface patterns in micrometer scale whereas direct laser irradiation generates porosity with pore sizes in the range of 100nm. Emissivity‐corrected infrared thermography (ecIRT) is applied to analyze the effect of surface topography changes on the catalytic activity of coatings in parallel. The catalytic combustion of iso‐octane with different contents of oxygen in nitrogen is used as a test reaction for catalytic activity. Local temperature increase on the substrate is chosen as a measure for catalytic activity. For laser interference structured coating, the catalytic activity improves with increase in geometric surface area caused by the wave‐like pattern. For direct laser irradiation, the porosity created by the laser enhances catalytic activity with respect to the unstructured coating.