高速钢刀具激光熔覆涂层与力学性能研究

采用激光熔覆的方法在高速钢刀具4Cr5MoSiV1钢表面制备了不同TiC体积分数的复合熔覆层,对比分析了4种复合熔覆层的显微形貌、常温拉伸力学性能和断口形貌。结果表明,随着熔覆层中TiC体积分数的增加,熔覆层试样的屈服强度逐渐增加,断后伸长率逐渐降低,7.5%TiC时抗拉强度取得最大值,继续增加TiC体积分数,熔覆层试样的抗拉强度反而会降低;随着熔覆层中TiC增加,试样的断裂形式从韧性断裂转变为脆性断裂。     

选区激光熔化成形12CrNi2合金钢的显微组织和力学性能

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了12CrNi2合金钢. 借助金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度仪、室温拉伸试验等方法研究了激光能量密度对合金钢显微组织和力学性能的影响. 结果表明,成形合金钢的宏观组织可分为熔池区与热影响区两部分,微观组织为回火马氏体和少量残余奥氏体. 随激光能量密度(E_V)增加,成形合金钢的孔洞缺陷逐渐减少,致密度逐渐增加,最高可达到99.87%;同时,熔池体积增大,寿命增加,冷却速度降低,导致回火马氏体板条宽化,热影响区变宽,合金钢的显微硬度和强度降低,塑性增加. 在E_V为81.34 J/mm3条件下,SLM成形12CrNi2合金钢具有最优强塑性,抗拉强度和屈服强度分别为1098和882 MPa,断后伸长率为20.07%. 采用SLM技术成形12CrNi2合金钢可获得比激光熔化沉积(LMD)和铸造成形更佳的综合力学性能.     

激光重熔对Ti-6Al-4V选区激光熔化成形质量的影响

目的 针对选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形Ti-6Al-4V过程中易产生孔隙缺陷、成形质量差等问题,提出"初次扫描+低激光功率重熔"的成形方式,研究激光重熔对SLM成形质量的影响机制以及重熔功率对成形质量的影响规律,优化工艺参数.方法 基于ANSYS软件,模拟SLM加工过程及激光重熔过程的熔池、温度场分布,利用金相显微镜观测成形件截面缺陷形态、分布及金相显微组织,并利用显微硬度计及摩擦磨损试验机分别测试成形件的显微硬度及摩擦磨损性能.结果 随着激光重熔功率的增大,重熔熔池尺寸增大,温度梯度过渡渐缓,初次扫描形成的缺陷经重熔后得以填补,试件孔隙逐渐减小.当激光重熔功率为120 W时,成形件的致密度达到99.89％;当激光重熔功率为100 W时,成形件的硬度达到444.0HV0.3,相较于未重熔件提高了21.0％,平均摩擦系数为0.396,相较于未重熔件降低了13.73％.结论 激光重熔可以有效提高SLM成形件的致密度、显微硬度及摩擦磨损性能.随着激光重熔功率的增大,成形件的熔池范围扩大,初次成形的孔隙尺寸明显减小,成形件中的β相晶界扩展,针状马氏体尺寸增大,显微硬度得以提升.当激光重熔功率为140 W时,熔池剧烈波动,凝固过程中较大的固态收缩使成形质量出现下降趋势.     

选区激光熔化成形ZL205A合金工艺及性能研究

利用选区激光熔化(SLM)技术制备了ZL205A合金,研究了激光能量密度对SLM成形试样显微组织和力学性能的影响。结果表明,ZL205A合金粉末SLM成形试样中微观组织分为3个区域:细晶区、热影响区(HAZ)和粗晶区。在一定的范围内,随着能量密度增大,ZL205A合金粉末SLM成形试样的抗拉强度和屈服强度都先增加后减小。当能量密度为104.20J/mm3时,SLM成形ZL205A合金试样的抗拉强度、屈服强度达到最大,分别为289、230MPa,此时伸长率为4.2%。     

选区激光熔化增材制造In718合金的激光焊接性能

采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和力学性能试验等研究了选区激光熔化(SLM)In718合金的激光焊接接头的组织和性能。结果表明:SLM In718合金的激光焊接接头的宏观质量较好,没有发现冶金缺陷的存在。未热处理时,In718合金的SLM构件的组织主要由奥氏体柱状晶及奥氏体柱状晶之间的共晶组织构成,柱状晶的平均尺寸约为5μm×2μm;激光焊接SLM构件的焊缝组织主要由奥氏体柱状晶及奥氏体柱状晶之间的共晶组织构成,柱状晶的平均尺寸约为25μm×5μm;焊缝区显微硬度均值约282 HV,是SLM母材均值335 HV的84.2%;不同厚度焊接试样的抗拉强度为970~983 MPa(均达到SLM母材95%以上),伸长率为20.2%~22.6%(为SLM母材65%以上);固溶+时效处理后,焊接试样抗拉强度均值为1412 MPa(约为SLM母材的98.9%),伸长率均值为13.5%(约为SLM母材的93.7%),与未热处理相比,SLM母材和焊缝显微硬度值分别提高了55.2%和77.3%。     

选区激光熔化1Cr18Ni9Ti不锈钢的组织和性能

为了分析选区激光熔化(SLM)成形1Cr18Ni9Ti不锈钢零件的组织和性能,研究了该零件的致密度、化学成分、微观组织和力学性能。采用1050℃/30 min工艺对拉伸试样进行固溶处理,分析了固溶处理对试样微观组织和力学性能的影响。结果表明:SLM成形1Cr18Ni9Ti不锈钢粉末时,低激光功率和高扫描速度易出现熔合不良造成的孔隙缺陷,且对试样的断后伸长率和断面收缩率的影响较大。与原始粉末相比,SLM成形零件内部S和P元素含量较少,而C元素的含量是原始粉末的2倍多。采用优化后的工艺参数成形的该零件具有良好的拉伸性能:抗拉强度为732 MPa,塑性延伸强度为576 MPa,断后伸长率为44.5%,断面收缩率Z为71%。在热处理前,内部存在一定的元素偏析,熔覆层和扫描线明显;固溶处理后,熔覆层和扫描线消失,内部组织均匀,该零件的抗拉强度为704 MPa,塑性延伸强度为384MPa,断后伸长率为40.0%,断面收缩率Z为67%。     

INCONEL系镍基高温合金选区激光熔化增材制造工艺研究

研究了激光加工工艺参数对选区激光熔化工艺成形的Inconel 718合金试样的致密化行为、显微组织特征、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:当激光线能量密度(η)较低时,球化效应的出现使试样的致密度水平较低;在较高的线能量密度与合适的加工参数下,可获得接近完全致密的Inconel 718合金试样。同时,随着激光线能量密度的增加,SLM成形Inconel 718合金试样的显微组织经历了粗大的柱状树枝晶、聚集的枝晶、细长而均匀分布的柱状枝晶等变化过程。在优化工艺参数下,成形试样的显微硬度高达397.8 HV0.2;摩擦系数和磨损率较低,分别为0.40和4.78×10-4mm3/Nm;且试样内部显微组织均匀细小,摩擦试样的表面形成摩擦保护层,使试样的摩擦磨损性能较好。     

热处理对SLM成形15-5PH不锈钢组织和力学性能的影响

分别对激光选区熔化(SLM)成形的15-5PH不锈钢试样进行620℃×4 h时效处理和1030℃×1 h固溶+550℃×4 h时效处理，比较不同状态SLM成形15-5PH不锈钢试样的微观组织及力学性能。结果表明，相对于SLM成形态试样，当不同热处理试样抗拉强度相当时，时效态试样显微组织主要为细小的树枝状晶粒，为马氏体、片状珠光体和铁素体的混合组织；固溶+时效态试样的显微组织主要由回火马氏体+铁素体+部分逆转变奥氏体组成，晶粒内部的树枝状结构基本消失，晶粒长大。与时效态相比，固溶+时效态试样的屈服强度、屈强比分别提高了33%、32%;冲击吸收能量、断后伸长率及断面收缩率分别降低了72.0%、35.5%、18.7%。     

激光选区熔化工艺及热处理对稀土改性Al-Mn合金性能的影响

分析了激光选区熔化(SLM)成形不同工艺参数对稀土改性Al-Mn合金致密度的影响,从而得到最佳工艺参数,在此基础上研究热处理工艺对SLM成形Al-Mn-Sc-Zr合金力学性能的影响。结果表明,过高的激光能量密度造成元素气化,使得成形件内部产生残余球形孔洞,过低的能量密度引起搭接不良,使得成形件内部形成不规则孔洞。将能量密度优化为52.6 J/mm~3时,成形件内部缺陷减少,成形致密度提高至99.8%。SLM成形Al-Mn-Sc-Zr合金熔池内呈现两种不同的晶粒形态,熔池底部为等轴晶,而熔池中心为柱状晶。热处理之后,合金拉伸性能和显微硬度明显提升。经300℃保温4 h后,Al-Mn-Sc-Zr合金获得优异的拉伸性能,其抗拉强度可达576 MPa,且伸长率为11%。沉积态Al-Mn-Sc-Zr合金的显微硬度为131.2 HV_(0.2),经280℃保温6 h后,显微硬度(HV_(0.2))可提高至178.3。     

铝硅镀层钢激光填丝焊接接头组织和性能

对铝硅镀层热成形钢进行激光填丝焊接试验,研究填充焊丝对焊接接头显微组织、力学性能及拉伸失效机制的影响. 结果表明,在激光自熔焊条件下,焊缝中平均Al元素含量为1.90%(质量分数),显微组织为马氏体和粗大的δ铁素体,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别为1 340 MPa和1.80%,因δ铁素体与马氏体之间存在显著的硬度差(142 HV),拉伸时裂纹源于δ铁素体和马氏体之间的相界面. 在激光填丝焊条件下,焊缝平均Al元素含量降低至0.96%,由于填充焊丝对铝的稀释作用使得焊缝为全马氏体组织,焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提升至1 510 MPa和4.4%. 因填充焊丝同时对焊缝中的碳也有稀释作用,焊缝中马氏体硬度(491 HV)低于母材中马氏体(523 HV),拉伸时裂纹于马氏体内部萌生并扩展,最终断裂于焊缝.     

激光深熔焊接光致等离子体的控制

激光深熔焊接过程中，光致等离子体对激光能量有显著的屏蔽作用，严重影响了焊接质量，因此，对等离子体的控制技术成为研究的热点。本文在简要介绍等离子体形成、分类的基础上，系统归纳了国内外几种控制等离子体的方法，并对这几种方法进行了比较。其中，详细介绍了真空焊接法。     

YAG激光热处理

述了ＹＡＧ激光热处理的特点。用ＹＡＧ激光热处理进行了一系列的试验研究,提出了网纹状及斜纹状激光热处理的最佳参数,为实际操作提供了参考     

间接选择性激光烧结与选择性激光熔化对比研究

采用选择性激光烧结（Selective laser sintering，SLS）和选择性激光熔化（Selective laser melting，SLM）工艺，分别进行了铁基合金粉末的快速成形试验，对比分析了SLS与SLM成形机理、相应的工艺参数以及它们对测试件成形过程、金相组织与力学性能的影响。结果表明：由于成形机理不同，相对于SLS技术，采用SLM能够制造高致密度、组织均匀、力学性能良好的金属零件，但容易出现翘曲变形、裂纹与球化现象。通过制定合适的材料与工艺参数能够避免上述缺陷。     

激光制造技术的现状及发展趋势

激光制造技术的研究、开发和应用十分活跃.简要介绍了激光连接、金属零件激光快速成形、激光表面改性、激光微纳制造的研究进展和发展趋势.     

激光烧蚀机理研究进展

激光技术在当今世界正扮演着越来越重要的角色。本文回顾了在众多研究领域对激光烧蚀现象的研究成果,概述了激光武器的原理和特点,并对研究激光烧蚀机理的各种实验方法、理论模型及数值模拟进行了评论与总结。简述了目前在激光烧蚀机理研究中存在的问题及其发展前景。指出目前实验限于结果的规律性总结,要加强对烧蚀机理及其本质的深入探讨;针对不同烧蚀问题所建立的理论模型各不相同,需要提高理论模型的通用性;数值模拟所基于的理论陈旧,对有限元模拟时的边界条件处理不理想。此外,激光烧蚀也是激光推进中的障碍,利用学科交叉有望得到解决。     

激光热处理吸收涂层的研究

理想的激光热处理吸收涂层必须在高温下具有高而稳定的光谱吸收率。本文对涂层的光谱吸收率和激光相变硬化区面积之间的关系作了定性及定量的分析,并以此为依据研制了激光热处理志用吸收涂料。     

国外激光熔覆设备

国外激光熔覆使用的激光器类型有CO2激光器、灯泵浦Nd:YAG激光器、二级管泵浦Nd；YAG激光器和二极管激光器，开发了多种合金材料供给设备，诸如同轴送粉系统，三料斗送粉系统，送丝系统等，使用众多种类的反射式、透射式和光纤传输的匀光光束处理系统，研制了熔覆过程激光束各参量、送粉率、粉末束流的浓度和温度分布以及熔池行为等的在线监控系统，从而保证了熔覆质量的稳定性和复重性。     

激光热处理中的纳米氧化物吸收涂料

研制成功用于激光热处理增加对激光吸收的纳米氧化物涂料，经测试对CO2激光吸收率达93．57％或更高。     

激光相变硬化及激光熔覆技术可提高模具使用寿命

介绍了激光相变硬化及激光熔覆技术的原理、性能及应用实例。     

光束横截面能量分布的变化对激光焊接的影响

大功率ＣＯ２混合模激光束在传输过程中,其光束横截面能量不再是高斯分布,是受附加相移的影响,在不同的传输距离,横截面能量分布呈规则变化。对于聚焦激光束,在焦点附近,由于横截面能量分布的不相同,传统的关于负离焦的焊接质量比正离焦好的观点将不再适用。而且在不同的加工位置,聚焦激光束的横截面能量分布也不相同,必然其加工质量也不相同,这样对于同一激光束,虽然其光束质量是一定的,但并不能获得相同的加工质量,因