铝合金激光焊接技术的发展现状

介绍了近年发展起来的基于激光热源的铝合金焊接技术。它主要包括5种方法：激光辉、电孤强化激光焊、双束激光焊、顺序电弧激光焊、激光辅助焊接，讨论了每种方法的特点和作用机理。     

Laser processing of hardmetals: Physical basics and applications

Laser material removal is an effective processing technique for hardmetals, which cannot be machined by chip-removal techniques. The basic physics of the laser–matter interactions and the influence of different laser parameters are discussed, with emphasis on sintered WC–Co specific features. The collateral affected zones and their occurrence mechanisms for laser machining with both nanosecond and femtosecond pulses are discussed. Experiments were carried out with pulsed laser systems operating in IR and UV, with ns and fs pulses and their results endorse the theoretical considerations. The use of direct or indirect laser processing (ns and fs pulses) in the surface engineering of coated/uncoated WC–Co parts is also presented. Subsequently, applications like laser microstructuring of tribological WC–Co surfaces and laser machining of integral chipbreakers are discussed.     

激光功率对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构及腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

针对激光熔覆高熵合金涂层的成分设计已有较多探究,但激光工艺参数对涂层结构与性能的影响尚缺乏系统研究。采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,系统探究激光功率(1.2~2.0 kW)对Fe Co Ni Cr高熵合金涂层的组织结构以及耐腐蚀性能的影响规律。不同激光功率制备的Fe Co Ni Cr涂层均由典型的单一面心立方结构(FCC)组成,但随着激光功率的增大,涂层逐渐出现择优取向。Fe Co Ni Cr涂层呈现典型的双层组织结构特征,底部为柱状晶,顶部为等轴晶,但随着激光功率增加,顶部等轴晶逐渐向柱状晶转变。随着激光功率的增加,Fe Co Ni Cr涂层混合熵值逐渐下降。Fe Co Ni Cr涂层具有优异的耐腐蚀性能,但随激光功率的增加而逐渐减弱。其中,当功率为1.2 kW时,涂层的自腐蚀电流密度最小,自腐蚀电压最大且涂层表面无腐蚀坑,具有最佳的耐腐蚀性能,优于316L基体以及Stellite6和Ni60等常规激光熔覆涂层。通过优化激光功率获得具有良好耐腐蚀性能的激光熔覆Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。     

电渣熔铸钢结硬质合金经激光熔化处理后的组织和性能

借助光学显微镜、扫描电镜及XRD衍射仪对重熔层的显微组织结构和相结构进行分析，用显微硬度计和MM-200型磨损试验机对激光处理表面的硬度和耐磨性进行了测试。试验结果表明，电渣熔铸钢结硬质合金表面经过激光重熔处理后的组织比未经激光处理的明显细化，大颗粒WC部分溶解，小颗粒碳化物完全溶解；随着激光功率的加大，重熔层的熔深增大，枝晶尺寸随之增大，表面硬度和耐磨性也相应提高。     

两种规格超细晶粒钢的激光焊接

超细晶粒钢依靠微米级或亚微米级的铁素体,使钢的强度和韧性大大提高。本文分析了超细晶粒钢的焊接性及激光焊接的特点,进行了超细晶粒钢的激光焊接试验,并与等离子弧焊接、MAG焊接进行了比较,超细晶粒钢激光焊接接头粗晶区有较好的韧性,采用较小的激光功率并配合较慢的焊接速度,可减小粗晶区硬化倾向。终轧温度较高的SS400钢激光焊接接头强度高于母材,深度轧制钢激光焊接接头出现再结晶软化区,当软化区宽度较窄时,不影响整体接头强度,SS400钢和深度轧制钢激光焊接接头均有好的弯曲塑性。     

铝合金激光冲击强化技术的研究

对激光冲击诱导的应力波峰值压力进行了理论估算，提出了激光参数的选择原则。对铝合金２０２４Ｔ６２进行的激光冲击试验的结果表明，经冲击试件的疲劳寿命获得了很大程度的提高。最后对激光冲击强化的机理进行了初步分析。     

10Ni3CrMoV钢CO2激光多层焊的接头组织与性能

与传统电弧焊相比,激光焊接厚板优势明显。采用纯激光焊和激光电弧复合焊等多道焊接技术实现了28 mm厚10Ni3CrMoV钢的高效焊接,采用光学显微镜分析焊缝、热影响区和焊缝重叠区的组织,激光复合焊缝组织主要为针状铁素体,纯激光焊缝、粗晶区和细晶区组织主要为板条马氏体,激光复合焊缝重叠区组织为粒状贝氏体+马氏体,纯激光焊缝和激光复合焊缝重叠区组织为马氏体+少量粒状贝氏体。测试了焊接接头的力学性能,结果表明,激光复合焊缝金属的冲击韧性较高,焊接接头的抗拉强度和屈服强度与母材相当,延伸率略小于母材,焊接接头的最大硬度小于360 HV,弯曲性能合格。     

激光熔覆修复青铜零件的实验研究和工程应用

青铜具有极好的耐海水腐蚀性和耐磨损性能,在舰艇、船舶中大量存在青铜零件,但对这些零件进行修复非常困难。由于青铜对激光的强烈反射及其优良的热传导性,给激光熔覆修复青铜零件带来了很大的困难。通过激光熔覆修复实验,优化了激光熔覆修复工艺参数。在对激光熔覆修复过程进行最优控制的条件下,获得了界面结合良好、耐腐蚀性和耐磨损性均符合要求的激光熔覆修复试样。在此基础上,实现了对实际舰船青铜零件的激光熔覆修复。     

TC11钛合金表面微凹坑织构皮秒激光加工工艺

目的研究皮秒激光加工工艺参数对微凹坑形貌的影响规律。方法采用FSLAB-50-05激光器搭建的激光器平台对TC11钛合金工艺试样进行表面微加工,通过WYKO—NT1100型表面三维形貌测试仪获得表面微凹坑织构形貌,分别记录微加工后的二维与三维形貌图,应用单因素法分析激光重复频率、激光持续时间和激光功率对微凹坑形貌的影响规律。结果在激光功率为10 W、激光持续时间为0.12 ms的前提下,当激光重复频率由50 k Hz增加到250 k Hz时,微凹坑的直径和深度均呈现出先增大后减小的趋势;在激光功率为10 W、激光重复频率为300 k Hz的前提下,当激光持续时间由0.02 ms增加到0.10 ms时,微凹坑直径和深度均随着激光持续时间的增加而变大;在激光重复频率为300 k Hz、激光持续时间为0.12 ms的前提下,当激光功率由4 W提升至12 W时,微凹坑的深度随着激光功率的增大而增大,而宽度先增大后减小。结论皮秒激光微凹坑织构较佳的工艺参数范围为:激光重复频率150~200 k Hz,激光持续时间0.04~0.06 ms,激光功率8~10 W。     

Ti-Al-Cr-Nb-V合金激光表面原位TiC颗粒增强涂层及耐磨性研究

分别以高纯石墨粉C和C Nb混合粉末为原料，对Ti-46Al-2Cr-1．5Nb-1V合金进行了激光表面合金化处理，对激光改性层的显微组织以及成分进行了观察与分析，并对该合金原始组织及经C或C Nb激光表面改性层的室温耐磨性能进行了对比分析研究。研究结果表明，C和C Nb激光表面合金化处理后，在合金表面均“原位”形成了TiC颗粒，Nb以固溶原子形式存在于表面改性层中，TiC颗粒的大小，形态及分布强烈取决于激光工艺参数；经C或C Nb激光表面合金化处理后，TiAl合金的室温滑动磨损耐磨性能均有不同程度的提高，其中经C Nb的激光表面合金化后的试样表现出最佳的抗室温滑动磨损性能。     

激光熔覆过程模拟

建立了简化二维非稳态温度场数值模型,模拟了一个平板试验件激光熔敷过程,采用ANSYS软件对温度场的分布进行了求解,其计算结果与已有文献结果吻合较好,表明可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制激光熔敷工艺参数.     

稀土对激光熔覆生物陶瓷涂层纵截面组织形貌的影响

在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆处理,所得的生物陶瓷涂层的质量,受到涂层组织结构的重要影响,稀土则是影响涂层组织形貌的重要物质.采用激光熔覆处理单纯钛合金、钛合金和涂层原料及预熔钛为过渡层的生物陶瓷涂层,对比研究了稀土对其纵截面的组织形貌的影响.结果显示:稀土对涂层具有降低开裂倾向的作用.因此,在涂层原料中寻找适当比例的稀土可以有效降低涂层的裂纹敏感性.     

材料表面激光抛光技术研究进展∗

抛光技术是现代制造产业的关键技术之一,现代制造工艺的发展对材料抛光精度的要求已经达到了微纳级。 与传统抛光技术相比,激光抛光技术更容易满足工业要求,并且适用于金属、陶瓷、玻璃等多种材料,在抛光加工领域受到了国内外学者的广泛关注。 综述了近年来不同材料激光抛光技术的研究进展;针对激光抛光过程中产生的热应力,分析了工艺参数以及温度变化对激光抛光效果的影响,探讨了新型的激光抛光技术,梳理了将激光抛光与其他抛光技术进行有效复合的方法与观点。 按照不同的材料,归纳了激光抛光技术的作用机理,并阐述了激光抛光技术的优缺点,最后对激光抛光技术的未来发展进行展望。 对于目前激光抛光研究中尚未解决的问题以及未来不同材料的激光抛光技术的研究方向具有指导意义。     

光纤激光淬火对凸轮用45钢表面磨损性能的影响

为了提升凸轮表面耐磨性,采用YLS-4000型光纤激光器通过不同的激光功率对基体材料45钢表面进行激光淬火。通过SEM观察激光淬火前后材料表面和界面形貌,金相显微镜观察组织形貌,通过HVS-1000A型显微硬度仪测试了试样表面硬度,并测试了试样的摩擦因数和磨损形貌。结果表明:淬火层界面显微组织为淬火马氏体及少量残余奥氏体,在激光功率1 000~1 800 W时分别获得淬硬层深度为0.3~0.8mm的单道热影响区;淬硬层硬度分布基本均匀,平均硬度约为547~765HV,比基体硬度提高了2~3倍,激光淬火后组织细化和形成大量马氏体是硬度提高的主要原因;在一定激光功率范围内(1 200~1 800 W),激光淬硬层的抗磨损性能比基体有较大的提升,且当激光功率为1 600 W时能获得最佳的磨损性能。     

Laser gas assisted treatment of pre-prepared high strength low alloy steel surface

A carbon film containing 5% volume fraction of TiC particles is formed using the phenolic resin on the workpiece surfaces prior to laser treatment process. The microstructural and morphological changes in the laser treated region are examined by optical and scanning electron microscopes, energy dispersive spectroscopy, and X-ray diffraction. The residual stress formed at the surface vicinity is obtained using the X-ray diffraction technique. Temperature and stress fields developed during laser treatment process are simulated incorporating the finite element code. Temperature predictions are validated with the thermocouple measurements. It is found that laser treated surfaces are free from defects such as voids, cavities, and cracks. The formation of dense layer with fine grains and nitride compounds as well as presence of TiC particles at the surface vicinity significantly increases hardness of laser treated surface. The residual stress predicted at the surface vicinity agrees well with that obtained from the X-ray diffraction technique.     

CO2激光作用对直流TIG电弧温度的影响

在CO<,2>激光垂直穿过TIG电弧条件下,对激光作用电弧前、后的电弧等离子体局部光谱特征进行了分析,并采用波尔兹曼图法计算了电弧局部电子温度,研究了激光对电弧等离子体轴向温度分布影响的基本规律.结果表明,激光作用电弧后,电弧等离子体的光谱特征保持不变,但整体辐射强度增加;从激光作用位置到阳极区间的电弧温度升高,而靠近...     

金刚石微粉粒度不同检测方法的比较与研究

本文分析比较了不同型号激光粒度分析仪测量同一金刚石样品结果的差异。同时还比较了激光粒度仪与沉降管法对同一样品检测结果的差异。实验发现,由于不同型号的激光粒度分析仪设计原理、数据采集方式、算法不同,导致检测结果有所差别;另外,不同方法检测结果没有可比性。因此使用激光粒度分析仪检测粉状物料时,应注明所使用的仪器型号。该结论对超硬材料和磨料磨具行业微粉粒度组成检测有重要的参考价值。     

不同钎料对激光钎焊焊点力学性能的影响

采用半导体激光再流焊系统研究SnAgCu／SnAgCuCe在铜基板的润湿性以及焊点的力学性能,同时对比红外再流焊,研究两种焊点在热循环过程中的可靠性．结果表明,随着激光输出功率的增加,无铅钎料的铺展面积逐渐增加;当激光输出功率增加到某一特定范围时,无铅钎料的润湿铺展性能达到最佳．同时,随着激光加热时间的增加,无铅钎料的...     

激光宽带加工数值模拟中的热源模型

针对宽带激光表面强化过程,建立了激光宽带热源理论模型.基于有限元软件SYSWELD进行了激光熔凝数值模拟,将模拟计算得到的光斑作用区形貌尺度、三维瞬态温度场分布和热循环曲线进行了对比与分析.42CrMo板材表面激光宽带熔凝的试验验证表明,宽带热源模型得到的热源光斑及"平底锅"状熔凝区截面与实际相符合,熔凝区截面尺寸和试验结果一致,可以获得沿激光扫描方向合理的瞬态熔池分布,试验测定的热循环曲线与模拟值逼近.激光光斑辐照作用使得工件表面经历了一个急剧加热、快速冷却的过程,同已有的其它热源模型相比较,使用宽带热源模型计算得到结果更符合实际,可以准确地模拟激光宽带加工过程.     

Mechanical properties of QFP micro-joints soldered with lead-free solders using diode laser soldering technology

Soldering experiments of quad flat package(QFP) devices were carried out by means of diode laser soldering system with Sn-Ag-Cu and Sn-Cu-Ni lead-free solders, and competitive experiments were also carried out not only with Sn-Pb eutectic solders but also with infrared reflow soldering method. The results indicate that under the conditions of laser continuous scanning mode as well as the fixed laser soldering time, an optimal power exists, while the optimal mechanical properties of QFP micro-joints are gained. Mechanical properties of QFP micro-joints soldered with laser soldering system are better than those of QFP micro-joints soldered with IR reflow soldering method. Fracture morphologies of QFP micro-joints soldered with laser soldering system exhibit the characteristic of tough fracture, and homogeneous and fine dimples appear under the optimal laser output power.