内喷砂工艺对Zr-4合金管材表面质量及尺寸的影响

内喷砂处理作为一种锆合金包壳管内表面的机械处理方式,在去除管材内表面退火氧化层及微裂纹缺陷的同时不会造成管材内表面氟残留的增加,有效解决了锆合金包壳管内表面酸洗处理存在的问题.使用φ9.5 mm规格的Zr-4合金包壳管进行了内喷砂试验,研究了内喷砂介质、喷吹次数、喷砂压力及时间对管材内表面质量及尺寸的影响.采用工业内窥镜观察内喷砂后管材内表面质量,采用X射线能谱仪分析不同喷吹次数下管材内表面Si元素并使用高压釜在400±3℃,10.3±0.70 MPa条件下对试样进行72 h均匀腐蚀,采用超声波检测设备对管材全长方向尺寸进行检测.结果表明:随着SiC颗粒粒径的减小,管材内表面质量均匀一致性越好;随着喷吹次数的增加,试样内表面的Si元素趋于稳定,海绵球表面基本干净无异物;当内喷砂压力为0.35～0.45 MPa,内喷砂时间为20～30 s时管材内径去除量满足工艺要求.     

铁基合金激光熔覆技术工艺优化研究

利用激光熔覆技术对铁基Fe90合金进行工艺参数的优化试验,运用模糊综合评判理论对正交试验参数下各试样的表面质量、硬度和显微组织进行分析和综合评价,找到了优化后的最佳工艺参数激光功率3.3 kW、离焦量70 mm、扫描速度6 mm/s、送粉速率5 g/min.     

AlSi7Mg合金选区激光熔化工艺及性能研究

为了研究AlSi7Mg合金选区激光熔化成形工艺及性能,通过改变激光功率和扫描速度,得到不同工艺参数对成形试样性能的影响规律。结果表明:试样的相对密度随激光功率和扫描速度的增大均呈先上升后下降的趋势,试样的相对密度最高可达99.95%;随激光功率的增加,试样的拉伸性能先上升后下降;激光功率为350W、扫描速度1400 mm/s时,试样抗拉强度为423 MPa,屈服强度为293 MPa。     

铁基合金激光熔覆技术工艺优化研究

利用激光熔覆技术对铁基Fe90合金进行工艺参数的优化试验，运用模糊综合评判理论对正交试验参数下各试样的表面质量、硬度和显微组织进行分析和综合评价，找到了优化后的最佳工艺参数：激光功率3.3 kW、离焦量70 mm、扫描速度6 mm/s、送粉速率5 g/min。     

激光加工功率及型材厚度对6061铝合金性能的影响

本文通过采用大幅面高速光纤激光切割机,研究了激光加工功率及型材厚度对合金力学性能及表面质量的影响.结果表明:激光加工会降低型材力学性能,激光加工表面存在微裂纹是力学性能下降的主要原因.试样厚度和激光加工功率对加工后样品力学性能均有不同程度的影响.激光加工各实验参数下热影响区域宽度为0.6～1.5 mm.     

Cr涂层锆合金包壳管与端塞环缝焊接接头耐腐蚀性能研究

采用压力电阻焊及TIG焊两种方式焊接无涂层/Cr涂层锆合金包壳管与端塞,研究其焊接接头组织和耐腐蚀性能。采用高压釜对焊接试样进行高温高压水腐蚀试验,采用SEM对焊接接头试样进行腐蚀后的外表面形貌表征以及对Cr涂层包壳管焊接接头试样进行纵截面形貌表征,采用EDS进行微区成分分析,采用金相显微镜观察接头试样纵截面显微组织。结果表明,当采用TIG焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时,焊接接头中出现了Cr与Zr两种金属的合金化现象,接头中存在较多的气孔和裂纹;而当采用压力电阻焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时,Cr涂层并没有对焊接接头产生负面影响,接头在保持良好焊接性能的同时,还具备了良好的抗高温水腐蚀性能。     

Cr涂层锆合金包壳管与端塞环缝焊接接头耐腐蚀性能研究

采用压力电阻焊及TIG焊两种方式焊接无涂层/Cr涂层锆合金包壳管与端塞,研究其焊接接头组织和耐腐蚀性能。采用高压釜对焊接试样进行高温高压水腐蚀试验,采用SEM对焊接接头试样进行腐蚀后的外表面形貌表征以及对Cr涂层包壳管焊接接头试样进行纵截面形貌表征,采用EDS进行微区成分分析,采用金相显微镜观察接头试样纵截面显微组织。结果表明,当采用TIG焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时,焊接接头中出现了Cr与Zr两种金属的合金化现象,接头中存在较多的气孔和裂纹;而当采用压力电阻焊对Cr涂层锆合金包壳管进行焊接时,Cr涂层并没有对焊接接头产生负面影响,接头在保持良好焊接性能的同时,还具备了良好的抗高温水腐蚀性能。     

喷丸处理对锆合金微动磨损及抗腐蚀性能的影响

目的探索喷丸处理工艺对锆合金包壳管的微动磨损及抗腐蚀性能的影响。方法对锆合金包壳管进行喷丸处理,对原始试样及喷丸处理试样进行微动磨损试验,并测量磨损深度和磨损体积、表征微动磨损后的表面粗糙度和表面形貌。此外,对原始试样及喷丸处理试样进行腐蚀试验,测量喷丸前后锆合金的腐蚀增重。结果喷丸处理使ZIRLO锆合金的磨损体积相对于未处理试样减少了5.7%。喷丸处理能够提高ZIRLO锆合金包壳管的硬度,但是高硬度区域较薄,约为4～8μm。腐蚀介质为去离子水和Li OH溶液时,喷丸试样的腐蚀增重分别经过140 d和220 d后低于原始试样。Li OH溶液条件下,未喷丸的ZIRLO合金管氧化膜的厚度约为15μm,喷丸后ZIRLO合金管氧化膜的厚度约为1.21μm。结论喷丸处理在一定程度上可以提高ZIRLO锆合金抗微动磨损性能和抗腐蚀性能,其中抗微动磨损性能有提高,但幅度不大,这与硬化层较薄有关。喷丸后试样经过腐蚀试验,腐蚀增重减少,氧化膜厚度减小,说明抗腐蚀性能增强,但喷丸试样的抗腐蚀性能在腐蚀进行到一定阶段时才开始体现。     

工艺参数对氮化铝陶瓷表面激光金属化层电阻的影响

目的 提高氮化铝陶瓷表面激光金属化层的导电性能。方法 采用正交试验设计方案,使用30 W纳秒光纤激光打标机制备了氮化铝陶瓷表面激光金属化试样,测量了金属层的电阻。通过极差分析和方差分析方法分析了激光工艺参数及其交互作用对氮化铝陶瓷表面激光金属化层电阻值的影响规律。结果 在本研究激光工艺参数及其取值范围内,激光功率对氮化铝表面激光金属化层电阻的影响最为显著,增大激光功率有利于降低氮化铝表面激光金属化层的电阻值。采用优化工艺参数(激光功率30 W、频率30 kHz、扫描速度100mm/s)单次激光扫描制备激光金属化层的电阻为2.25?/mm。随着重复扫描次数的增加,功率不同的激光表面金属层的电阻值向相反方向转变：小功率激光表面金属层电阻值随扫描次数增加而迅速减小,大功率激光表面金属层电阻值随扫描次数增加而增大。经10次重复扫描后,激光功率3 W(相应的激光能量密度约为15.3 J/cm²)激光金属化层的电阻值低于功率分别为30 W和18.75 W激光金属化层的电阻值。结论 采用30 W激光单次扫描,或者采用3 W激光多次扫描,有利于提高氮化铝表面激光金属化层的导电性。     

ZL114A铝合金激光选区熔化成形工艺

以ZL114A铝合金粉末为研究对象,主要研究激光选区熔化(SLM)成形主要工艺参数如激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度等对ZL114A成形试样致密度的影响。结果表明,SLM成形ZL114A合金试样的致密度随着激光功率的增大而增大;而随着扫描速度的增大,试样的致密度则呈现先增大后减小的趋势;当激光功率为450 W,扫描速度为2 000 mm/s,扫描间距为0.09 mm,铺粉厚度为0.05 mm时,试样致密度最大可达到99.92%,其SLM沉积态合金的常温平均抗拉强度为402.7 MPa,伸长率为6.0%。进一步引入能量密度模型,综合表征能量输入与试样致密度之间的作用关系,当能量密度在35～100 J/mm~3范围内,其致密度均可达99%以上。     

45钢表面激光熔覆层成形效果及稀释率研究

为改善45钢的表面性能,利用YLS-4000型光纤激光器在45钢表面激光熔覆镍基陶瓷复合涂层。采用正交实验,研究激光功率、扫描速度及镍包WC添加量对熔覆层表面形貌、几何参数与稀释率以及显微硬度的影响。结果表明:当试样的激光功率和扫描速度都为最大时(P=2000 W,Vs=16 mm/s),镍包WC质量分数为20%,在试样表面出现了较多的裂纹且熔覆层的表面平整度是所有试样中最差的。激光功率对稀释率的影响最大,扫描速度次之,镍包碳化钨对稀释率的影响最小。稀释率控制在5%左右为宜,且可通过调节工艺参数来控制稀释率的大小。     

飞机蒙皮纳秒脉冲激光除漆工艺与机理研究

目的 寻求2024航空铝合金基体表面环氧漆层纳秒脉冲激光去除的最佳工艺参数。方法 运用正交试验方法,通过改变激光功率、脉冲频率和扫描速度等参数,结合三维轮廓仪和扫描电子显微镜分析试样表面除漆后的微观形貌和残漆率。同时,为了研究激光除漆机理,采用能谱仪和拉曼光谱仪分析除漆前后环氧漆层成分的变化情况。结果 工艺参数对试样除漆后残漆率的影响的主次顺序为扫描速度、激光功率、脉冲频率。当扫描速度较小时,随着激光功率的提高,激光烧蚀效应占据主导地位。在增加脉冲频率时,单脉冲激光能量密度随之减小,激光烧蚀效应减弱,除漆效果变差。实验以残漆率为优化指标,获得的最佳除漆工艺参数组合为扫描速度60 mm/s、激光功率7 W、脉冲频率20 kHz。使用此工艺参数测得试样表面的残漆率平均值为0.02。结论 通过选择合适的工艺参数,采用纳秒脉冲激光可以有效去除铝合金基体表面的环氧漆层,并且不会损伤基体。除漆机理以激光烧蚀效应和热振动效应为主,漆层被激光烧蚀后形成碳化物,经过二次激光清洗,碳化物受到热振动效应作用可被基本去除,该研究可为今后飞机蒙皮除漆工艺参数的确定提供参考。     

SLM成形Cu6AlNiSnInCe仿金合金的工艺优化及其组织与性能

采用激光选区熔化(SLM)工艺成形Cu6AlNiSnInCe仿金合金,研究不同SLM工艺参数组合对试样成形质量及其组织和性能的影响。结果表明,根据SLM成形试样的形貌特征可将激光功率和扫描速度的影响直观地划分为六个区域,分别是过熔区、完全熔化区、球化区、部分熔化区、严重球化区和未成形区。在完全熔化区时,激光能量密度达到156 J/mm3,仿金粉末在该参数区域完全熔化且熔池保持稳定的状态,试样密度较高、表面质量较好,表面粗糙度为9.2μm;SLM试样由基体α-Cu(Al Ni)相和弥散分布在基体中的析出δ-Cu41Sn11相组成;SLM试样的抗变形能力、显微硬度和耐腐蚀性能均优于铸造试样。     

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。     

铅合金液态金属冷却快堆用15-15Ti包壳管的试制

针对15-15Ti包壳管的工业化生产工艺研究,采用真空感应(VIM)+真空自耗(VAR)+热锻工艺制造出15-15Ti不锈钢管坯,经过热穿孔+冷轧+冷拔工艺成功研发了规格为φ9.3 mm×0.6 mm的包壳管,并对其表面质量、尺寸精度、金相组织及性能进行了检测。结果表明,15-15Ti包壳管冶炼及制管工艺可靠,表面质量及尺寸精度良好;包壳管基体为全奥氏体组织,晶粒度约为7.44级,拉伸性能、硬度、工艺性能及耐晶间腐蚀性能优良,满足使用要求。     

锆合金轧制用芯棒的表面渗氮处理

锆合金具有良好的核性能和抗腐蚀性能,常用作核反应堆的结构材料和包壳管材料。轧制是锆合金包壳管材的主要加工方法。在锆合金包壳管批量轧制过程中,发现包壳管内壁出现裂纹缺陷,排查结果显示是由于轧制用芯棒的芯头表面存在加工痕迹和点蚀深坑导致的。文章通过观察芯棒表面缺陷形貌以及芯棒渗氮层和基体性能来验证渗氮表面处理工艺用于锆合金包壳管轧制用芯棒的可行性,为提高芯棒的表面质量、避免锆合金包壳管的缺陷、确保核反应堆的安全和质量奠定了基础。     

光纤激光切割06Cr19Ni10不锈钢质量控制研究

06Cr19Ni10不锈钢是一种普遍使用的材料,常被应用于军工产品、仪表器械以及各种机械设备中。试验利用光纤激光切割加工2 mm厚06Cr19Ni10不锈钢板材,通过将激光功率分别设定为300 W、400 W、500 W,切割速度分别设定为1.5 m/min、2.5 m/min和离焦量设定为0 mm、-1.5 mm、-2.5 mm,进行切割尺寸为30 mm×120 mm试样件来确定激光功率、激光切割速度、离焦量等对零件加工精度及表面质量的影响规律,最终得出当激光功率设定为400 W、切割速度1.5 m/min、离焦量-1.5 mm时,能有效地确保光纤激光切割06Cr19Ni10不锈钢的零件质量。     

皮秒光纤激光器诱导不锈钢表面着色工艺

利用皮秒激光在304不锈钢上进行着色试验研究,分析了皮秒激光对不锈钢表面着色的周期性表面条纹结构机理,分别研究了扫描线间距、激光功率、扫描速度和离焦量等激光工艺参数对着色效果的影响。结果表明:改变扫描速度、线间距和功率均能对着色效果产生很大影响,最佳速度为90~300 mm/s,最佳线间距为0.003~0.01 mm,功率为30%~70%,并且三者对着色有近似的影响效果;而改变离焦量对着色效果的影响没有线间距、功率和速度三者显著。在此基础上,获得了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫对应较为合理的皮秒光纤激光加工参数。腐蚀性试验表明,未着色试样的腐蚀率是着色试样的3倍。     

激光功率与扫描速度对选区激光熔化钴铬合金组织性能的影响

目的 明确选区激光熔化钴铬合金中激光线能量密度、激光功率和激光扫描速度对成形件组织、性能的影响,探究优化工艺参数的方法。方法 基于ANSYS有限元软件模拟选区激光熔化过程中熔池尺寸的基础上,通过金相显微镜分析了熔池尺寸和显微组织,电子背散射衍射分析了晶粒尺寸,使用力学试验机和洛氏硬度计研究了试样的力学性能。结果 随着线能量密度降低,成形件的熔池尺寸、晶粒大小、冷却速度和力学性能降低。但在激光线线能量密度为0.242 J/mm的条件下,扫描速度为1 200 mm/s时成形试样的致密度为98.7%,抗拉强度为867 MPa,延伸率为6.5%,其力学性能均高于扫描速度为950 mm/s时成形的试样,与线能量密度更高的0.263 J/mm成形条件下250 W+950 mm/s的成形试样力学性能相近。结论 激光线能量密度是影响选区激光熔化钴铬合金熔池尺寸和组织性能的关键因素,但熔池尺寸与激光线能量密度没有线性关系。相同的线能量密度下,增加激光扫描速度,有利于获得大的熔池尺寸和冷却速度,提高成形件的致密度和降低晶粒尺寸,最终使成形件力学性能提高。     

激光选区熔化0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢的成形工艺及显微组织研究

通过激光选区熔化技术制备了0Cr16Ni5Mo1马氏体不锈钢试样,研究了激光扫描速度和激光功率对成形试样致密度及微观组织的影响。结果表明:0Cr16Ni5Mo1粉末SLM优化工艺参数组合为激光功率214 W、扫描速度728 mm/s,试样的致密度最高。在较优工艺参数下,试样组织内部为板条状马氏体;工艺参数不合理时,试样内部δ铁素体较多。