连接金具用Q235钢表面激光合金化耐磨耐蚀涂层的组织及性能研究

目的 解决电网连接金具存在的硬度低、耐磨性差、易腐蚀失效等问题。方法 采用激光合金化工艺在常见连接金具材料Q235钢表面制备均匀致密的K500涂层和K500+WC复合涂层,研究涂层的物相组成、微观组织、WC颗粒的溶解析出行为,并对其耐磨性能和耐蚀性能进行分析。结果 K500涂层由γ-(Fe, Ni, Cu)单相固溶体组成,其组织结构从底部到顶部经历了从平面晶向柱状晶、枝晶,最后到顶部等轴晶的转变。K500+WC涂层主要由γ相固溶体、WC、W2C组成,在熔池中WC颗粒边缘溶解,形成了几微米的元素扩散区域,该区域内析出枝晶状、块状碳化物,熔池底部富Fe元素区域还析出了鱼骨状Fe3W3C碳化物。K500涂层和K500+WC涂层的平均显微硬度分别为244.73HV0.2、355.27HV0.2,磨损率分别比基材降低了41.48%、85.39%,耐磨性能显著提升,这得益于γ相的固溶强化及碳化物的弥散强化效应。结论 K500涂层中的Ni、Cu等元素在腐蚀初期会形成致密的氧化膜,将涂层与腐蚀性介质隔离,有效降低了腐蚀速率。加入WC颗粒后,耐蚀性良好的γ相含量降低,涂层内部微界面增多、腐蚀通道增加,导致K500+WC涂层的耐蚀性略微降低,但仍明显优于基材。     

表面激光冲击对双态组织Ti55531钛合金疲劳裂纹扩展速率(da/dN)的影响

对激光冲击前后,双态组织Ti55531钛合金的疲劳裂纹扩展速率（da/dN）进行了研究。分析了激光冲击前后疲劳裂纹扩展样品的断口、微观组织和残余应力。结果表明,经过激光冲击,双态组织Ti55531钛合金的疲劳裂纹扩展速率da/dN降低,当△K＜22.84Mpa?√m时,激光冲击后样品（BM-LSP）具有比未冲击样品（BM）更低的疲劳裂纹扩展速率,当△K=22.84时,二者具有相近的裂纹扩展速率,为3.92×10-4mm/cycle。LSP后次生α相片层长度离散性降低22.9%,厚度离散性降低38.9%,α相和β相的极密度分别降低37%和16%,片层α尖端钝化和组织均匀化缓解了疲劳裂纹扩展过程中α片层尖端及α/β相界面处的应力集中,造成da/dN下降。此外,激光冲击过程中在材料表面引入深度约900μm的残余压应力层。残余压应力也是抵消裂纹尖端拉应力、增强裂纹闭合、减缓裂纹扩展的重要因素。     

基于全局语义学习和显著目标感知的激光干扰图像修复

光电成像侦察装备在受到激光干扰时,成像中会出现干扰光斑。 激光干扰光斑会显著降低图像质量并遮挡目标关键信息,严重影响检测与跟踪系统的性能。 针对典型目标场景下的激光干扰图像,构建了一种基于全局语义学习和显著目标感知的修复网络,旨在推理出语义合理和目标完整的图像内容。 提出了一种门控语义学习机制,首先通过上下文注意力机制建立干扰区域和已知区域之间的远距离信息相关性并推理干扰区域内容;然后利用多尺度特征聚合模块在不同感受野上细化推理区域的内容,实现在干扰区域重建丰富的语义信息;最后通过门控机制自适应融合已知区域和重建区域特征,提高修复图像的全局语义一致性。 同时,设计了显著目标一致性损失,利用基于显著目标掩码的梯度惩罚方法,从形状和纹理两个方面指导修复网络感知显著目标,提高修复目标的轮廓清晰度和纹理连贯性。 在飞机、桥梁、道路等典型目标场景下的实验结果表明,提出的网络在生成视觉真实且目标完整的内容方面优于其他方法,并在面对复杂干扰光斑时,具有很好的泛化性能。     

激光粒度仪湿法测定不同形貌超细镍粉平均粒度的研究

超细镍粉诸多物化性质随粉末形貌、粒径等参量的变化发生显著改变,因此针对超细镍粉的粒度的准确测定至关重要。确定激光粒度仪测定超细镍粉平均粒度的最佳测试条件,选用湿法测定方法,以多孔状、片状和球状超细镍粉对研究对象,研究了分散剂种类、超声时间、分散剂质量分数、遮光度及采样轮数等参数对超细镍粉平均粒径测定结果的影响。结果表明,在实验选用的6种分散剂FMES、L64、CAB、PECPM、CTAC和G-18中,添加FMES分散剂测得的超细镍粉D₅₀值最小,而添加G-18分散剂测得的超细镍粉D₅₀值最大,表明FMES分散剂改善了3种形貌的超细镍粉在水中的团聚,使粒度测量的准确性更高。当超声时间为8 min时,孔状超细镍粉测得的D₅₀=4.403 μm,片状超细镍粉测得的D₅₀=1.345 μm,球状超细镍粉测得的D₅₀=1.289 μm。随着超声时间持续延长,3种形貌的超细镍粉测得的D₅₀值逐渐趋于平稳,其中片状和球状形貌超细镍粉测得的D₅₀值与电镜测试结果较为相符,而孔状超细镍粉D₅₀值与电镜测试结果差别明显,表明激光粒度仪湿法测定不适用于孔状形貌的镍粉。采样轮数与粒度测试值具有强线性相关性,超声时间为8 min时,相邻两轮的测试结果更相近,从而确定了适宜的超声时间为8 min。综上所述,确定了片状和球状超细镍粉平均粒度的最佳测试条件为：超声时间8 min、分散剂FMES质量分数1.5%、遮光度10%—20%。在最佳测试条件下重复测试6次,片状和球状超细镍粉的平均粒度数据具有较高的准确性和重现性。     

激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展

激光熔覆具有加热和冷却速度快、稀释度低(<5％)、热影响区小以及可以对表面性质进行精准调整等优点,是当今工业应用较为广泛的表面改性技术之一.利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,既能保证涂层具有简单的相结构和优异的性能,又可使涂层与基体之间获得良好的冶金结合.主要对激光熔覆制备高熵合金涂层的设计准则、性能及提高机理、凝固行为以及数值模拟的研究进行阐述.首先从设计理论方面对高熵合金进行概念阐述,由熵和吉布斯自由能可知,通过增加主元(至少5个)和位形熵来设计元素组成,通过吉布斯自由能控制相的稳定性.其次,对涂层的性能提高机理分类总结,其中高熵合金的四大效应与激光熔覆快冷快热的特点相结合是涂层性能提高的主要原因.此外,还阐述了激光熔覆过程中熔池的凝固行为,包括凝固过程中的晶粒生长方式和液相分离现象,以及其他因素引起的凝固行为变化.之后,对粉末流动特性、熔池温度场和熔覆层性能的数值模拟以及这些模型的缺陷进行综述与分析.最后,总结与展望激光熔覆制备高熵合金涂层研究的发展前景与应用方向.     

激光热喷涂Co30Cr8W1.6C3Ni1.4Si涂层在PAO+2.5%MoDTC油中摩擦学特性

为了提高TC4合金的耐磨性能,采用激光热喷涂技术在其表面制备了Co₃₀Cr₈W_1.6C₃Ni_1.4Si涂层。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析了涂层的形貌和物相,并通过摩擦磨损实验研究了涂层在PAO+2.5% MoDTC（质量分数）油中的磨损行为。结果表明,激光热喷涂的Co₃₀Cr₈W_1.6C₃Ni_1.4Si涂层主要由Ti、WC_1-x、CoO、Co₂Ti₄O和CoAl相组成,在涂层界面形成冶金结合。在激光功率为1000、1200和1400 W时所制备的涂层平均摩擦因数分别为0.151、0.120和0.171,其对应的磨损率分别为1.17×10^-6、1.33×10^-6和2.80×10^-6 mm³?N^-1?m^-1,磨损机理为磨粒磨损,其枝晶尺寸对降磨起主要作用。     

仿松针黄铜锥体表面自驱定向雾收集性能∗

从自然界获取灵感,模仿生物体表结构制备人工集水装置对缓解水资源短缺具有重要意义,具有广阔的应用前景。 松针表面上具有自主从雾中收集液滴的特性,受此启发通过模仿松针表面的微/ 纳米结构,制备一种可以实现雾气定向收集且制备方法简单的功能表面。 在经过微精细加工的黄铜锥体的表面上,利用纳秒激光器加工出放射状微米级沟槽和纳米级熔融结构,在锥体表面上实现微-纳米结构的复合。 通过改变激光加工的功率,实现对雾气捕获效率的调控。 结果表明,加工出的仿松针黄铜锥体表面上拉普拉斯压力呈主导作用,使得在圆锥尖端的液滴可以发生定向迁移。 这种仿松针黄铜锥体结构可以在不使用任何表面化学修饰情况下,实现简易制备、无须借助外力的液滴定向收集,在雾水收集等方向具有良好的应用前景。     

超快激光制备金属抗反射表面的研究进展∗

金属材料抗反射表面在太阳能电池、光电子产品和军事隐身等领域具有广泛应用,制备微结构的金属抗反射表面具有极大地挑战性,通常这种结构是通过相当复杂和耗时的技术制备。 超快激光微加工技术刻蚀的微纳抗反射结构具有可控、稳定、环保且单步制备等特点,已成为近年来的研究热点。 梳理抗反射表面的理论模型及影响因素,概述国内外超快激光刻蚀抗反射表面的结构类型,提出未来超快激光制备金属微纳结构可能在太阳能电池的开发和利用、军事隐身及环保产品的应用等领域得到应用。 最后,总结超快激光刻蚀制备抗反射微纳结构表面存在的问题,并对超快激光加工微纳结构抗反射多功能表面的应用前景进行展望。 结果表明:超快激光在金属表面织构能够制备纳米、微米和微纳混合多种类型的微纳结构,实现了金属表面多种波段的超宽波谱的低反射率。 随着波长的增加,具有微纳米结构的金属表面的反射率比具有相对光滑结构的金属表面的反射率增加得更慢。 对超快激光制备金属抗反射表面在各领域的应用研究有一定的理论依据与参考意义。     

基于CO2激光单点加热的微泡腔制备及其性能研究

为了简化微泡腔的制备工艺,在传统CO_2激光双向加热方案的基础上,采用CO_2激光单点加热毛细管。通过精确控制加热温度和气体流速,制备出半球形的微泡腔,进而通过调节激光光斑,增加加热面积的方式制备出球形的微泡腔。使用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对制备的球形微泡腔进行表征,并通过COMSOL仿真验证了所制备微泡腔的性能。所制备的微泡腔表面光滑,壁厚最薄处可达到亚微米量级。研究结果表明,通过CO_2激光单点加热制备的微泡腔的壁厚存在轻微的不均匀性,但其谐振Q值仍然较高,可广泛应用于传感领域。     

一种燃速可调的光控固体推进剂燃烧特性

为了研究光控固体推进剂在激光辐照下的可控燃烧特性以及推力性能,采用高速摄影、高精度压力传感器、R型热电偶以及微推力测试平台等装置分别获取了不同激光功率密度下,光控固体推进剂的燃速、点火延迟时间、燃烧室压强、燃烧火焰温度以及微推力等性能参数.结果表明:光控固体推进剂的燃速与燃烧室压强均随激光功率密度的增加而线性升高,与之相反,其点火延迟时间随激光功率密度的增加呈下降趋势.结合热电偶测温曲线,发现光控固体推进剂的燃烧过程主要分为五个区域:预热区、凝聚相区、三相区、气相区以及火焰区,与此同时,在1.343 W·mm-2的激光功率密度下,推进剂的燃烧火焰温度为1202.3℃.光控固体推进剂燃烧状态对于激光功率密度的依赖性对于实现推力的精确控制具有重要意义,通过改变激光功率密度的大小,成功实现了光控固体推进剂的推力控制;随着激光功率密度由0.344 W·mm-2增加到1.343 W·mm-2,光控固体推进剂的推力由1.58 mN上升至2.28 mN.