锆合金激光熔覆镍基复合层微观组织及界面特征

以Ni35自熔性合金粉末为熔覆材料,采用激光熔覆技术在锆合金表面原位生成了NiZr₂/陶瓷增强镍基涂层.利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等对熔覆界面附近的微观组织、物相组成及界面结合特征进行分析.结果表明,熔覆层基体组织为NiZr+Ni₁₀Zr₇,增强相NiZr₂以细针状均匀分布在熔覆层上部和底部,块状及棒状的陶瓷相Zr₅（Si_xNi_1-x）₄/Zr（Si_xNi_1-x）分布在熔覆层中部,熔覆层与基体间实现良好的熔焊冶金结合,界面结合区组织不均匀,分布有等轴状NiZr及晶间的α-Zr,熔覆层的显微硬度分布均匀,平均值约为1 100 Hv.     

TiO2活性剂对不锈钢激光焊接等离子体声发射效应的影响

针对不锈钢采用添加TiO₂活性剂进行活性脉冲激光焊接研究,通过实时检测焊接过程的结构负载声发射信号,研究了激光焊接过程等离子体信息的表征方法及其活性焊接机理.结果表明,添加TiO₂活性剂增强了材料对激光能量的吸收,增强了等离子体的能量及其对材料的传热,从而影响焊接过程传热效应,这是添加TiO₂活性剂的脉冲激光焊接熔深增加的主要机理.利用实时检测焊接过程中的等离子体声发射信号可以对活性脉冲激光焊接过程的等离子体变化行为进行检测和评估.由焊接过程中采集得到的等离子体声发射信号统计而来的振铃计数特征值,以及计算而来的RMS波形和相应信号的功率谱分布,均反映了活性剂的添加增强了激光焊接过程等离子在时频域上的活动.     

激光扫描表面特征的点云数据处理方法

为了提高激光测量系统对工件表面特征的测量精度,减少数据处理中由于特征点云拟合选择对测量精度的影响,针对比较常见的两种表面特征提出了正确的拟合方式。从工件表面的实测数据出发,经过多次实验,结合表面测量特征的拟合原理,分析不同点云处理方法之间的差异,并给出了最适合该特征的拟合方式及其原因。实验表明,不同的点云拟合方式对特征测量的影响比较大,选择正确的拟合方式才能保证测量的准确性。     

光纤光栅反射率分布对外腔半导体激光器的影响

在三腔镜近似的条件下,利用等效腔模型,完成了光纤光栅外腔半导体激光器(FBGECL)的理论建模。利用光纤布拉格光栅相关理论,对FBG-ECL模型进行了修正,着重考虑了光纤布拉格光栅的反射率分布、中心波长偏移以及边模抑制比对FBG-ECL性能的影响。对FBG-ECL的等效反射率、阈值增益和线宽特性进行了数值分析。结果表明,在考虑光纤布拉格光栅中心波长与设计波长偏移量、光栅反射率分布以及边模抑制比后,等效腔理论模型更加符合实际情况,可以更为准确地分析实际情况中FBG-ECL的相关特性,对设计应用于FBG-ECL的光纤光栅有一定的指导意义。     

基于SLM工艺制备的C250马氏体时效钢的工艺优化及其组织

采用SLM工艺制备C250马氏体时效钢,并通过金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、密度测量仪等,探究SLM工艺参数对C250马氏体时效钢致密度与组织的影响,并对优化SLM工艺制备所得C250马氏体时效钢的形貌与显微组织进行分析。结果表明,当能量密度处于85～120 J/mm³时,试验钢致密度高于99.5%,组织致密无明显缺陷。当激光功率270 W、扫描速率700 mm/s、扫描间距0.11 mm、铺粉层厚0.03 mm时,致密度可达100%。最优SLM工艺下C250钢的主要相成分为马氏体,可达到97.13%,其内部晶粒极其细小,约为2.7μm,基体内部存在强化相和位错,对C250钢起强化作用。     

激光重熔处理对铝合金微弧氧化层组织及性能的影响

采用激光重熔处理改善6061铝合金微弧氧化层的耐蚀性,采用光学显微镜、共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电化学工作站等研究了500～1000 W激光功率下微弧氧化层孔隙率、粗糙度、表面形貌、物相组成及耐蚀性能。结果表明,经过激光重熔处理后微弧氧化层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃两相组成,随着激光功率的增加,γ-Al₂O₃向α-Al₂O₃转化的程度增加。激光功率为500～900 W时微弧氧化层孔隙率先增加后减小,但粗糙度变化不明显;1000 W时微弧氧化层鼓起、开裂,粗糙度、孔隙率增加。激光功率为900 W时微弧氧化层表面微孔孔径减小甚至闭合、裂纹数量减少,孔隙率降至最低,耐蚀性能最好。     

液体辅助激光微孔加工研究进展

随着微孔加工技术的逐渐成熟,激光微孔加工的应用越来越广泛,但依靠单一激光束进行微孔加工仍存在一些问题,尤其是在深孔加工方面,出现了以激光束为主、多能量场辅助的复合打孔技术,并逐渐成为了热点。针对液体辅助激光微孔加工研究领域,总结了水基辅助激光打孔、水基超声振动辅助激光打孔、水基超声?磁场辅助激光打孔和电解液/水射流辅助激光打孔等方法。在水基的基础上,加入了超声、磁场和温度场,使得辅助场变得多元化,在多层面上进行复合加工。介绍了不同辅助加工方法的去除材料机理及加工后材料特性的变化,水起到冷却的作用,但在水层下会形成空化气泡,超声振动可以击溃气泡,磁场和温度场为材料残渣提供了能量,具体表现在热效应、材料去除速率、打孔深度、重铸层及裂纹等方面。影响微孔质量的因素有微孔锥度、深径比、孔的圆度、重铸层厚度、热影响区、微裂纹和粗糙度等,主要对微孔锥度、深径比及其他指标进行了分析,总结了加工方法对微孔质量的影响。     

清洗工艺对GH4099蜂窝夹层结构钎焊性能的影响

目的 研究激光清洗和离子轰击对GH4099蜂窝夹层结构钎焊性能的影响,优化GH4099蜂窝夹层结构焊前清洗工艺。方法 分别用400#砂纸、不同激光功率(60~200 W)、不同离子轰击时间(1~2 h)对GH4099带材表面进行了砂纸打磨、激光清洗和离子轰击试验,分析了激光清洗和离子轰击对GH4099表面形貌、O元素含量、BNi2钎料润湿性的影响,测试了不同清洗工艺下蜂窝夹层结构钎焊接头的拉伸性能。结果 随激光功率从60 W增加到100 W,GH4099表面O含量逐渐降低,表面粗糙度逐渐增大,钎料润湿面积百分比增加到83.5%,润湿性增加。当激光功率大于100 W时,表面残留网状分布的氧化物,导致钎料润湿性降低。当激光功率进一步增加到200 W时,氧化物网状分布现象减轻,润湿性随之增加,粗糙度也有所降低;随离子轰击时间从1 h增加到2 h时,带材表面氧化皮逐渐去除干净,钎料润湿性随之增加,钎料对离子轰击2 h的表面的润湿面积百分比达到91.2%,与400#砂纸打磨的相当。经离子轰击2 h、1 020 ℃-15 min钎焊获得的夹层结构等效抗拉强度为11.9 MPa。结论 与激光清洗相比,离子轰击可以同时去除蜂窝型面及附近侧壁部分的氧化皮,能更有效地改善钎料对蜂窝基体的润湿性。     

超高速线光斑激光熔覆不锈钢涂层显微结构及性能研究

目的 设计超高速线光斑激光熔覆送粉喷嘴,在极高的熔覆效率和极低的搭接率下制备不锈钢熔覆涂层,对比研究圆光斑及线光斑下的熔覆涂层的微观组织结构及性能。方法 基于送粉喷嘴流场及粉末粒子运动轨迹的模拟研究,设计超高速线光斑激光熔覆专用送粉喷嘴。在此基础上,以27SiMn为基体,采用1 mm´ 10 mm线光斑,在10%搭接率、熔覆效率4.5 m²/h下,采用超高速线光斑激光熔覆FeCr合金薄涂层;作为对比,采用超高速圆形光斑(2 mm)激光在0.2 m²/h熔覆效率下熔覆FeCr合金涂层。采用SEM、XRD对比分析线光斑/圆光斑涂层微观组织结构与涂层显微硬度。结果 通收束角度为25°~27°的单流道送粉喷嘴可得到分布均匀、飞行速度适中的粉末束流。对比研究超高速线光斑及圆光斑激光熔覆涂层可知,相同扫描速度下2种光斑制备的涂层均较为致密,无裂纹与气孔,由熔覆层底部到熔覆层表面均呈现出平面晶—柱状晶—等轴晶的变化趋势,线光斑和圆光斑涂层硬度在700~800HV,线光斑下的熔覆层硬度分布更加均匀,表面粗糙度Ra可低至<4 μm,搭接率可低至10%,熔覆效率可达 4.5 m²/h,远高于圆光斑激光下的熔覆效率。结论 2种光斑模式下的涂层微观组织、相组成及硬度相当,但超高速线光斑激光熔覆层表面光洁度更高,表面粗糙度更低,熔覆效率可达圆光斑的20倍。     

基于分形曲线的分区扫描策略对激光熔化沉积基板变形的影响

目的 研究新型扫描策略,减小激光熔化沉积过程中基材的变形。方法 首先,采用分形曲线作为全域扫描策略,通过激光熔化沉积试验研究了1种传统扫描策略与3种分形扫描策略的基板变形。其次,提出将分形扫描策略和分区扫描策略相结合,按照分形曲线的走向扫描各个分区,形成基于分形曲线的分区扫描策略,通过激光熔化沉积试验研究了1种传统分区扫描策略与3种基于分形曲线的分区扫描策略的基板变形。结果 无论是全域扫描还是分区扫描,基板的4条边均发生了竖直向上的翘曲变形。在扫描路径的终点附近,基板的变形量最大。全域扫描策略下,基板的最大变形量分别为：光栅式扫描7.5mm,Peano曲线3.3 mm,Sierpinski曲线2.5 mm,Lebesgue曲线3.8 mm。分区扫描策略下,基板的最大变形量分别为：光栅式顺序7.5 mm,Hilbert曲线顺序3.5 mm,Sierpinski曲线顺序3.2 mm,Lebesgue曲线顺序5.4 mm。结论 基于分形曲线的分区扫描策略可以显著减小基板变形,还可以灵活地调节扫描线段的方向和数量,在综合考虑扫描线设计的灵活性和变形量的情况下,基于Sierpinski曲线的分区...