T10A钢激光相变硬化组织与性能研究

采用激光加工机对T10A钢表面进行激光相变硬化处理,并对硬化层进行组织、性能表征。结果表明:硬化区组织为针状马氏体+少量残余奥氏体;过渡区为半马氏体+珠光体+网状渗碳体。硬化层显微硬度最高值为1219.3 HV1,比基体提高5倍。硬化层表面耐磨性分析表明,当功率为800 W、扫描速度为6 mm/s时耐磨性最佳,磨损率为13.11 mg/cm2。     

球墨铸铁QT600-3激光淬火工艺研究

研究了矩形(5 mm×4 mm)激光束工艺参数(功率密度W和扫描速度v)对QT600 3材料激光淬火淬硬层深度及淬硬层硬度分布的影响。结果表明,在 W=4.5~5.5 kW/cm2、v=4~5 mm/s时,其淬硬层内硬度分布基本均匀,平均硬度值达920 HV,达到基体硬度的2.3倍左右;硬化层深度达0.5 mm左右。     

球墨铸铁QT600-3激光相变硬化试验研究

采用CO2激光对模具材料球墨铸铁QT600-3进行激光相变硬化的试验研究。结果表明,在较大光斑直径,较低的激光功率密度,较低激光扫描速度的工艺条件下,激光扫描后的硬化层组织中含有较多的针状马氏体;硬化层表面的宏观硬度可达60HRC,为基体硬度的2.4倍,硬化层表面处的显微硬度随着扫描速度的减小而增大,随着激光功率的增大而增大。硬化层深度可达到0.95 mm,硬化层的深度随着扫描速度的增加而减小,随着激光功率的增加而略有增加。     

激光参数对Ti6Al4V钛合金激光冲击成形的影响

研究在Ti6Al4V合金激光冲击成形过程中,不同激光参数对板料弯曲角及表层硬度的影响。结果表明:当激光功率密度小于3GW/cm2时,弯曲角随着激光功率密度线性增加,激光功率密度超过3GW/cm2时,由于表面熔化现象的出现,弯曲角出现减小的趋势;板料弯曲角随冲击次数的增加也呈线性增长,但弯曲阻力的增加使得弯曲角的增长速度逐渐减慢;随着激光功率密度的增加,材料表面冲击区的硬度增高,表面硬化层的显微硬度最高达HV490,硬化层厚度约为1.0mm。     

铝合金焊前激光清洗工艺研究及接头性能评估

针对铝合金焊前激光清洗,以表面氧含量为指标,研究平均功率、扫描频率对清洗效果的影响,以表面硬度、表面耐腐蚀性评价其服役性能,最终获得高质量剥离铝合金表面氧化膜的工艺窗口,确定有损/无损激光清洗边界条件,对激光清洗与人工打磨进行全方位对比,最终显示两者的作用效果差异。结果表明,在平均功率125～175 W,扫描频率100～150 Hz范围内可实现铝合金氧化膜的高质量剥离;当激光清洗功率密度为(2.24～3.14)×10⁶ W/cm²时,可实现无损激光清洗,当激光功率密度>3.14×10⁶ W/cm²时,即为有损激光清洗;焊前进行激光清洗可全面提升焊缝质量,接头强度可达281.4 MPa,可有效替代人工打磨。     

愈合Ti-6Al-4V合金疲劳损伤的最佳激光表面处理工艺

激光表面处理 (LST)方法的许多应用中 ,也包括有用激光快速局部加热 (和冷却 )方法改变周期载荷的疲劳抗力。激光热处理 (LHT)按热密度作用结果一般分为 3种 ,其一是相变硬化 (热密度在 10 2 ～10 4 W /cm2 ) ,其二是表面熔化 (热密度在10 3～ 10 6 W /cm2 ) ,其三是热冲击处理 (热密度在 10 6 W /cm2 )。处理类型也依据幅照时间 ,能量吸收系数 ,表面粗造度和所试验材料而定。研究中的LST属于第一种 ,即表面相变硬化 (LTH)。LTH对疲劳寿命的影响 ,近年来已有广泛的研究。如Bello等人用 2 5W /cm2 CO2 激光处理合金钢使其疲劳性能…     

激光功率对45碳钢表面组织及性能的影响

对45钢表面进行激光相变硬化处理,利用光学显微镜、硬度测试、磨损测试等表征手段,研究了在扫描速度一定的前提下,激光功率对45钢改性层显微形貌、硬度及耐磨性能的影响.结果表明:在扫描速度为6 mm/s、功率为800W时,改性层硬度达到最大值36.3 HRC;当功率为900W时,磨损率最低,为4.162 mg/cm2;当功率为800W时,磨损率达到最大值,为5.924 mg/cm2.     

4Cr13钢激光淬火工艺参数的选择及组织特征

利用GJ-Ⅱ型CO_2激光器实现了4Cr13钢的激光淬火,其中功率密度p=3200～4700W/cm~2,作用时间τ=0.2～0.7s。硬化层深h与参量P/DV~(1/2)之间满足: h=-0.57+1.036×10~(-2)P/DV~(1/2) (h≥0)激光淬火组织为隐晶马氏体,表层残余奥氏体含量可高达47.13％。若激光淬火工艺选择不当,淬火区会出现裂纹,对性能产生很坏的影响。     

激光焊的特点

<正>(1)聚焦后的激光具有很高的功率密度(105～107 W/cm2或更高),焊接以深熔方式进行。(2)激光加热范围小(小于1 mm),在同功率和焊接厚度条件下,焊接速度高。(3)激光焊残余应力小,变形小。     

激光表面淬火对铬钼铸铁组织和硬度的影响

采用TH-3DC3000型激光加工系统对铬钼铸铁进行了激光表面淬火处理,研究了不同激光功率和扫描速度对铬钼铸铁显微组织、表面硬度及硬化层深度的影响。结果表明,经激光表面淬火后,铬钼铸铁的组织由硬化区、过渡区和基体3个区域组成,硬化区组织为隐晶马氏体、残留奥氏体和球状石墨,过渡区组织为隐晶马氏体、珠光体和球状石墨,基体组织为铁素体、珠光体和球状石墨。在激光表面淬火未对试件产生过热影响时,激光功率的增大和扫描速度的降低均会提升铬钼铸铁的表面硬度和硬化层深度。在5 mm×20 mm的矩形激光光斑下,确定最优的参数组合为激光功率2300 W、扫描速度0.003 m/s,采用该参数组合对铬钼铸铁进行激光淬火处理时,表面硬度为760 HV0.3,硬化层平均硬度为724 HV0.3,硬化层深度可达1.4 mm以上。     

激光扫描速度对45钢表面改性层组织及性能的影响

利用横流CO2激光加工机对正火态45钢表面进行激光相变处理,对改性层进行了OM实验、硬度测试以及硬化层磨料磨损实验.结果表明:相变硬化层由表及里依次为熔凝区、相变硬化区、过渡区和基体区;其中激光熔凝区晶粒最为细小;硬化层表面最高硬度为48 HRC;激光扫描速度对表面耐磨性有较大影响,其中扫描速度为8mm/s、功率700 W时改性层耐磨性最佳.     

特定强度分布脉冲激光表面强化实验

激光硬化层均匀性受光束空间强度分布和作用时间的影响.采用二元光学变换技术得到光束中心线强度比值为1:2:3、3:2:1和1:1:1的5×5点阵光斑,研究这三种强度分布光斑对Q235钢脉冲激光硬化后表面形貌、硬化层形状、硬度及耐磨性的影响.结果表明,激光光斑的空间强度分布对Q235钢硬化层均匀性影响很大,1:2:3强度分布光斑作用下的材料表面形貌、硬化层均匀性、硬度均匀度均优于1:1:1强度分布光斑.     

激光抛光表面形貌的误差复映规律

目的探究激光抛光工艺中的表面形貌误差复映规律。方法首先采用纳秒光纤激光对不锈钢表面进行标刻加工制备微结构,再通过纳秒光纤激光对预制微结构的表面进行抛光加工,通过超景深显微镜测量加工后的表面形貌,分析表面形貌随加工参数的变化规律。其中纳秒光纤激光波长为1064 nm,脉宽约200 ns,最大激光功率为20 W。进行标刻时,激光功率设置为18 W,激光脉冲频率为20 kHz,扫描速度500 mm/s,通过多次重复标刻在不锈钢表面标刻出一定深度的凹槽。采用低功率(6、4、2、1、0.2 W)的纳秒激光对预制的局部微结构进行激光抛光处理,抛光过程的扫描线间距设置为10μm,扫描速度设置为200 mm/s,对包含凹槽的2 mm×2 mm的区域进行两次抛光处理。结果经标刻加工的微凹槽周围存在较大的边缘凸起;激光抛光能够有效降低凹槽边缘凸起高度,选择合适的抛光参数可将凹槽边缘凸起高度降低到2μm以下。对于高度大于10μm的边缘凸起,在激光功率大于2 W时,抛光后的边缘凸起高度随激光功率的增大而线性减小;在激光功率小于2 W时,边缘凸起高度随激光功率变化不明显。对于高度小于10μm的边缘凸起,激光抛光存在抛光饱和的现象——凸起高度随激光功率密度变化不明显。结论已有微结构的不锈钢表面经激光抛光会形成残留微结构,从而表现出一定的形状复映规律。经抛光处理后的沟槽边缘凸起的高度随着所使用的激光能量密度的增大而减小,基本服从线性变化规律。     

GCr15钢表面激光淬火的组织与性能

利用HL-1500无氦横流CO2激光加工机对GCr15钢表面进行激光淬火处理。采用SSX-550型扫描电子显微镜(SEM)、XJL-02A立式金相显微镜(OM)、DMH-2LS努氏显微硬度计、ML-10滑动摩擦磨损试验机和ZF-3恒电位仪等设备对不同功率下相变硬化层的显微组织及性能进行研究。结果表明:相变硬化区的组织为细小针状马氏体和少量球状碳化物,过渡区的组织为马氏体、残留奥氏体、铁素体和碳化物;试样的硬化层硬度比基体提高了2.2～3.5倍,当激光功率为1050W时,硬化层深度最大,可达0.7mm,耐磨性比基体提高3倍,耐蚀性也显著提高。     

40Cr活塞杆的激光表面强化

使用2kW CO_2激光器对40Cr活塞杆的表面进行激光淬火,通过调整激光工艺参数,可在零件表面上获得具有良好硬度分布的激光硬化层。硬化层组织为隐晶马氏体,表层硬度值可达HV_(0.1)850～950,从而改善了零件的耐磨性,并克服了传统工艺处理所引起的变形。     

激光冲击功率密度对W18Cr4V钢表面性能影响的研究

采用波长1.06μm、脉宽20 ns的钕玻璃激光对W18Cr4V高速钢进行强化。研究了激光功率密度对W18Cr4V钢强化层显微硬度和残余应力的影响。结果表明:经激光冲击强化后的W18Cr4V钢奥氏体晶粒细化,细晶强化作用显著;不同的激光功率密度都能在冲击区横截面上形成由表及里的显微硬度梯度和一定深度的残余压应力层。随功率密度的提高,硬度峰值和最大残余压应力增大,硬化层和残余压应力层的深度增加。当采用3.6 GW/cm~2的功率密度时,表面硬度峰高达1125 HV0.1,表面残余压应力最大值约-220 MPa,并可获得0.8 mm左右的硬化层和1.4 mm左右的残余压应力层。     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响(Ⅰ)

当短脉冲、高峰值功率密度 (>10 13 W /m2 )的激光辐射金属靶材时 ,就产生高温、高压等离子体 ,该等离子体受到约束层的约束时产生高强度应力波冲击金属表面并向内部传播 ,在材料表面产生应变硬化 ,称这种表面强化技术为激光冲击处理或激光喷丸。激光冲击处理可以提高材料表层硬度、强度 ,并获得比传统的喷丸技术更深的硬化层或残余压应力层 ,从而更有利于材料疲劳性能的提高 ,为研究激光冲击处理在焊后强化方面的应用 ,本文对 1.6 6mm厚的镍基高温合金GH30、1.2mm厚的奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti板材焊缝进行了激光冲击处理 ,对比了激光冲击处理试件和未经激光冲击处理试件焊逢的表层显微硬度、残余应力、抗拉强度和疲劳寿命 ,发现激光冲击处理能提高GH30氩弧焊焊接接头抗拉强度 12 % ,提高 1Cr18Ni9Ti等离子焊接接头疲劳寿命30 0 %以上。     

激光冲击强化对TC17钛合金微观组织和力学性能的影响

针对航空发动机TC17钛合金叶片易受外来物打伤实际问题,需要进一步提高叶片的疲劳强度。对板状TC17钛合金进行不同激光功率密度下的激光冲击,分别利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、残余应力测试仪和显微硬度计分别对激光冲击前后TC17钛合金的组织和力学性能进行了观察和测试,再选取强化效果较好的功率密度为4 GW/cm2时对叶片强化后进行振动疲劳试验。结果表明:TC17钛合金在不同功率密度激光冲击后,表面组织产生大量高密度位错和纳米晶,随着功率密度的增大,晶粒细化程度越大;残余应力值和显微硬度都随深度增加而减小,表面显微硬度提高了20%,并形成800μm左右的硬度影响层;而功率密度为4 GW/cm2时提高幅度最大,HV0.1硬度为4310 MPa,表面残余压应力达到628.2 MPa,且残余应力在280和450℃下具有较好的热稳定性;TC17钛合金叶片在4 GW/cm2参数下强化后,其振动疲劳寿命提高了2倍。     

激光冲击强化对AZ31和AZ91镁合金表面形貌和电化学腐蚀性能的影响

为了研究激光冲击强化对镁合金表面形貌和电化学腐蚀性能的影响,采用电化学方法和钕玻璃脉冲激光(波长1064 nm,脉冲宽度20 ns)研究AZ31热轧板和AZ91-T6铸造镁合金在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的动态极化曲线和电化学阻抗谱特征,并对镁合金三维表面形貌、腐蚀试样宏观形貌、自腐蚀电位和电化学阻抗谱进行测试与分析。结果表明:激光冲击改善AZ31热轧板和AZ91-T6镁合金的耐蚀性。当激光功率密度处于0.6~0.9GW/cm2区间,镁合金腐蚀电位和电流密度分别出现峰值和谷值;当功率密度不小于1.0 GW/cm2时,镁合金腐蚀电位和电流密度分别正负移动,与冲击表面的形变、钝化膜和形貌密切相关。     

718塑料模具钢激光相变硬化层的性能研究

采用YAG固体激光器对718塑料模具钢进行了表面强化处理,研究了扫描速度对718塑料模具钢的硬化层尺寸范围、硬度、抗磨损性的影响.结果表明,在激光功率和光斑直径保持恒定的情况下,磨损质量损失随着扫描速度的增加先增加后减少,当扫描速度为6.5 mm/s时,材料的耐磨性最好.实际应用表明:激光相变硬化处理后汽车制动器手柄模具的寿命提高了约3倍.