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激光沉积修复GH738/K417G合金时效热处理组织性能分析
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作者 卞宏友 柳金生 +3 位作者 刘伟军 张广泰 姚佳彬 邢飞 《材料导报》 北大核心 2025年第3期214-219,共6页
采用GH738粉末对K417G合金基体进行激光沉积修复试验,研究了时效热处理温度对激光沉积修复GH738/K417G合金组织性能的影响。研究表明:沉积态与热处理态修复区组织均以外延生长的柱状枝晶为主,枝晶尺寸随时效温度的升高而增大,热处理态... 采用GH738粉末对K417G合金基体进行激光沉积修复试验,研究了时效热处理温度对激光沉积修复GH738/K417G合金组织性能的影响。研究表明:沉积态与热处理态修复区组织均以外延生长的柱状枝晶为主,枝晶尺寸随时效温度的升高而增大,热处理态修复区顶部形成了明显的等轴晶晶界。热处理后修复区中γ′相尺寸与M_(23)C_(6)型碳化物的连续程度均随时效温度的升高而增大。当一级时效温度达到880℃时,γ′相平均尺寸显著增大,晶界处细小的M_(23)C_(6)型块状碳化物连续析出,并有向包膜状转变的趋势。与沉积态相比,热处理态修复区显微硬度显著提高,且高于基体硬度;摩擦系数远低于沉积态修复区的摩擦系数,磨损机理主要为轻微的磨粒磨损和氧化磨损。 展开更多
关键词 激光技术 GH738合金 K417G合金 激光沉积修复 显微组织 摩擦磨损性能 时效热处理
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激光沉积修复GH4169合金试验研究 被引量:7
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作者 卞宏友 赵翔鹏 +4 位作者 李英 杨光 钦兰云 王维 任宇航 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期126-131,共6页
采用激光沉积修复技术对GH4169镍基高温合金贯通槽式损伤工件进行修复,分析了修复过程中气孔及熔合不良等缺陷的产生原因,通过优化工艺参数,获得了无缺陷的修复件;考察了修复件的微观组织及力学性能,并对修复件进行了局部热处理。结果表... 采用激光沉积修复技术对GH4169镍基高温合金贯通槽式损伤工件进行修复,分析了修复过程中气孔及熔合不良等缺陷的产生原因,通过优化工艺参数,获得了无缺陷的修复件;考察了修复件的微观组织及力学性能,并对修复件进行了局部热处理。结果表明:优化工艺参数后得到的修复区和基体形成了致密的冶金结合,采用局部热处理可明显提升修复件的抗拉强度。 展开更多
关键词 激光沉积修复 GH4169镍基合金 缺陷 力学性能 局部热处理
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分区预热对金属激光沉积成形温度场的影响 被引量:1
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作者 卞宏友 雷洋 +4 位作者 王婷 杨光 钦兰云 王维 韩双隆 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1312-1318,共7页
为减小工件变形和防止工件开裂,提出了采用分区预热装置对基板成形区和近成形区进行分区预热,利用温差拉伸效应主动控制降低应力的新思路。利用ANSYS有限元中的"单元生死"技术,建立单道多层激光沉积成形过程三维温度场的数值... 为减小工件变形和防止工件开裂,提出了采用分区预热装置对基板成形区和近成形区进行分区预热,利用温差拉伸效应主动控制降低应力的新思路。利用ANSYS有限元中的"单元生死"技术,建立单道多层激光沉积成形过程三维温度场的数值模拟模型,深入研究了在基板成形区和近成形区施加不同预热温度以及两区形成不同预热温差(预热温差分别为100℃、200℃、300℃)状态下对成形过程温度场和温度梯度的影响规律,并指出相对于基板整体预热方式,基板分区预热方式下的成形过程温度梯度更趋于稳定,有利于降低热应力;上述分析结果可为分区预热装置设计、预热温度的选择优化提供指导依据。 展开更多
关键词 金属激光沉积成形 基板分区预热 温度场 数值模拟
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感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响 被引量:5
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作者 卞宏友 雷洋 +4 位作者 李英 杨光 钦兰云 王维 韩双隆 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期60-65,共6页
利用6 k W光纤激光器的激光沉积修复系统和电磁感应加热设备,采用TA15钛合金粉末在基板未预热和预热到200℃、400℃时分别进行激光沉积修复实验。利用光学显微镜、显微硬度计、压痕法应力测试仪对激光沉积修复试样的显微组织、显微硬度... 利用6 k W光纤激光器的激光沉积修复系统和电磁感应加热设备,采用TA15钛合金粉末在基板未预热和预热到200℃、400℃时分别进行激光沉积修复实验。利用光学显微镜、显微硬度计、压痕法应力测试仪对激光沉积修复试样的显微组织、显微硬度、残余应力进行测试分析,得到不同预热温度对激光沉积修复显微组织、显微硬度、残余应力的影响规律。结果表明:随着感应预热温度的升高,片层α组织变得粗大,初生α相生长更加充分;组织分布均匀化,显微硬度轻微降低;残余应力明显减小。为感应加热辅助激光沉积修复提供指导依据。 展开更多
关键词 激光沉积修复 感应预热 显微组织 显微硬度 残余应力
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激光熔覆制备TiC颗粒增强涂层的组织和性能 被引量:13
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作者 杨光 王向明 +2 位作者 王维 钦兰云 卞宏友 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期795-799,共5页
为了改进TC4钛合金的耐磨性能,开发具有热应力缓和功能的梯度涂层,在对梯度涂层优化设计的基础上,采用激光熔覆的方法在TC4钛合金的表面上制备耐磨钛基功能梯度(Ti-FGM)复合涂层,观察了微观组织,测量了Ti-FGM涂层和基材在大气环境室温... 为了改进TC4钛合金的耐磨性能,开发具有热应力缓和功能的梯度涂层,在对梯度涂层优化设计的基础上,采用激光熔覆的方法在TC4钛合金的表面上制备耐磨钛基功能梯度(Ti-FGM)复合涂层,观察了微观组织,测量了Ti-FGM涂层和基材在大气环境室温下的摩擦磨损性能和显微硬度。结果表明:原位自生的增强相TiC颗粒均匀分布在梯度功能耐磨熔覆层中,微观组织沿熔覆方向呈现粗大树枝晶到颗粒状晶体的变化。复合涂层硬度呈现梯度上升趋势且涂层顶部表现出较优异的耐磨性能。 展开更多
关键词 涂层 功能梯度材料 激光熔覆 钛合金 磨损
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激光沉积修复BT20合金试验研究 被引量:12
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作者 钦兰云 王婷 +3 位作者 杨光 王维 卞宏友 任宇航 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期404-410,共7页
采用激光沉积技术对BT20钛合金锻件加工超差及服役损伤进行修复,对修复过程中气孔和熔合不良等缺陷的形成进行了原因分析,并采用了优化工艺参数,对激光熔池施加超声外场等手段,获得无缺陷的修复试样。考察了试样的微观组织和主要合金元... 采用激光沉积技术对BT20钛合金锻件加工超差及服役损伤进行修复,对修复过程中气孔和熔合不良等缺陷的形成进行了原因分析,并采用了优化工艺参数,对激光熔池施加超声外场等手段,获得无缺陷的修复试样。考察了试样的微观组织和主要合金元素的分布,测量了激光沉积层的显微硬度。结果表明:优化工艺参数后得到的修复组织和基体形成致密的冶金结合,而施加超声外场使修复区的气孔率明显下降;修复试样整体无合金元素的偏析,显微硬度分布从基材到修复区呈递增趋势。 展开更多
关键词 激光沉积修复 BT20钛合金 缺陷 力学性能 超声振动
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Ti6Al4V合金表面激光沉积复合涂层的组织和性能 被引量:13
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作者 杨光 王维 +1 位作者 钦兰云 卞宏友 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2723-2728,共6页
为了增强Ti6Al4V钛合金的耐磨性,采用激光沉积制造方法在其表面上制备了以原位生成的TiC颗粒和直接添加的WC颗粒为增强相的耐磨涂层,观察了各涂层的微观组织,并测量了涂层的显微硬度和涂层在室温大气条件下的摩擦磨损性能。结果表明各... 为了增强Ti6Al4V钛合金的耐磨性,采用激光沉积制造方法在其表面上制备了以原位生成的TiC颗粒和直接添加的WC颗粒为增强相的耐磨涂层,观察了各涂层的微观组织,并测量了涂层的显微硬度和涂层在室温大气条件下的摩擦磨损性能。结果表明各涂层和基体呈现冶金结合,原位自生的TiC和部分熔化的WC颗粒均能够均匀弥散分布于基体上,由于增强相颗粒的弥散强化及激光沉积组织的细晶强化作用,基材的硬度和耐磨性均得到了提高。原位自生的TiC涂层比WC涂层硬度梯度分布平缓,但耐磨性稍差。 展开更多
关键词 激光沉积成形 钛合金 碳化钨 碳化钛 磨损 复合涂层
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激光沉积修复BT20合金的显微组织和力学性能 被引量:8
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作者 钦兰云 杨光 +2 位作者 王维 任宇航 卞宏友 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期294-298,共5页
针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点.修复区与基材之间形成了致密冶金结合,Al,Zr,Mo,V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析,硬度分布从基材到修复区依次提高.热影响区组... 针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点.修复区与基材之间形成了致密冶金结合,Al,Zr,Mo,V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析,硬度分布从基材到修复区依次提高.热影响区组织是由基材的双态组织过渡到网篮组织;修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4~0.5 μm.修复过程中发现,激光加工工艺参数选择不当、坡度过大等原因会造成修复区组织形成气孔和熔合不良等缺陷,但是通过优化工艺参数可以获得无缺陷修复试样.修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近锻件基体强度,但修复件的韧性比锻件稍有提高. 展开更多
关键词 激光沉积成形 激光沉积修复 BT20钛合金 显微组织 力学性能 显微硬度
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超声波对BT20钛合金激光沉积修复作用机制探究 被引量:6
9
作者 王维 郭鹏飞 +4 位作者 杨光 钦兰云 卞宏友 王伟 任宇航 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期2453-2459,共7页
通过ANSYS有限元数值模拟和试验相结合,研究了超声波对BT20钛合金激光沉积修复过程的作用。结果表明,超声波振幅为0.2-0.55μm时,能得到成形质量较好的修复层;当超声波振幅为0.4μm时,超声波对熔池的作用主要表现为超声的机械作用和热作... 通过ANSYS有限元数值模拟和试验相结合,研究了超声波对BT20钛合金激光沉积修复过程的作用。结果表明,超声波振幅为0.2-0.55μm时,能得到成形质量较好的修复层;当超声波振幅为0.4μm时,超声波对熔池的作用主要表现为超声的机械作用和热作用,而不是超声空化效应;超声的机械作用使得组织的气孔率降低,但是其机械作用不足以克服修复层晶粒外延生长的驱动力,没能阻止β柱状晶沿沉积方向的生长;超声的机械作用将晶粒片层组织中的α板条打断,而热作用使得熔池凝固速度降低,从而使α板条变短变粗。 展开更多
关键词 激光沉积修复 超声波 数值模拟 BT20钛合金 声压
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TA15钛合金激光沉积温度场数值模拟与检测 被引量:6
10
作者 杨光 丁林林 +2 位作者 钦兰云 卞宏友 王维 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期293-299,共7页
在综合考虑热源模型、对流辐射换热、相变潜热、材料非线性因素对激光沉积修复温度场影响前提下,建立了激光沉积修复的数学模型,采用有限元参数化设计语言(APDL)对多道多层激光沉积修复温度场进行了数值模拟。研究了激光沉积修复瞬时温... 在综合考虑热源模型、对流辐射换热、相变潜热、材料非线性因素对激光沉积修复温度场影响前提下,建立了激光沉积修复的数学模型,采用有限元参数化设计语言(APDL)对多道多层激光沉积修复温度场进行了数值模拟。研究了激光沉积修复瞬时温度场及其中心高度上节点温度随时间变化情况,分析了修复件中心高度上温度梯度分布情况。搭建了激光沉积修复温度测量系统,对修复时表面温度进行了测量,并与模拟温度进行了比较,两者吻合较好。为控制激光沉积修复组织、提高修复质量提供有效手段。 展开更多
关键词 温度场 激光沉积修复 数值模拟 钛合金
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激光沉积修复TA15合金的组织和力学性能 被引量:4
11
作者 钦兰云 卞宏友 +3 位作者 杨光 宋海浩 王维 任宇航 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期301-305,共5页
采用激光沉积修复方法对TA15槽损伤试样进行了修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点,发现激光修复试样组织是由基材的双态组织经由热影响区过渡到修复区的网篮组织。修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α... 采用激光沉积修复方法对TA15槽损伤试样进行了修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点,发现激光修复试样组织是由基材的双态组织经由热影响区过渡到修复区的网篮组织。修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4~0.5μm。分析了修复区和坡面存在熔合不良缺陷的原因,并给出了纠正措施。修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近工业锻件水平,表明修复区与基材之间形成了致密冶金结合,但由于修复区粗大柱状晶组织,试样的冲击韧性比基材稍差。 展开更多
关键词 激光沉积修复 TA15钛合金 冲击性能 力学性能 拉伸性能
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金属材料激光增材制造路径规划研究现状与展望 被引量:1
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作者 柴媛欣 邢飞 +4 位作者 李殿起 史建军 苗立国 卞宏友 闫成鑫 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期145-150,共6页
激光增材制造技术可成形任意复杂形状零件,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、医疗器具等领域。激光增材制造技术根据粉末提供方式的差异可分为粉末床预置铺粉的选区激光熔化技术和送粉器同步送粉的激光定向能量沉积技术。路径规划是激... 激光增材制造技术可成形任意复杂形状零件,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、医疗器具等领域。激光增材制造技术根据粉末提供方式的差异可分为粉末床预置铺粉的选区激光熔化技术和送粉器同步送粉的激光定向能量沉积技术。路径规划是激光增材制造过程中的重要步骤,当采用不同的路径策略时,即使硬件设备和工艺参数保持一致,零件的成形质量以及力学性能也会存在较大差异。目前,众多学者针对不同目标的路径规划策略展开了广泛的研究。本文总结了激光增材制造技术路径规划的研究现状,分析了两类目标的路径规划策略,即提高成形质量以及力学性能。最后对未来激光增材制造路径规划的研究进行了展望,为其进一步研究提供了方向。 展开更多
关键词 激光增材制造 路径规划 成形质量 力学性能
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激光沉积修复BT20钛合金成形特性及其组织
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作者 王维 蔡淦 +3 位作者 钦兰云 杨光 卞宏友 王伟 《航空制造技术》 2015年第5期85-88,共4页
采用激光沉积修复方法对BT20钛合金锻件误加工和服役造成的损伤进行修复,观察成形件宏观形貌特点,分析宏观形貌影响因素。使用光学显微镜观察试件内部组织特点,指出内部组织形成原因;对沉积过程中缺陷特点以及产生的原因进行说明,并给... 采用激光沉积修复方法对BT20钛合金锻件误加工和服役造成的损伤进行修复,观察成形件宏观形貌特点,分析宏观形貌影响因素。使用光学显微镜观察试件内部组织特点,指出内部组织形成原因;对沉积过程中缺陷特点以及产生的原因进行说明,并给出减少缺陷的方法。 展开更多
关键词 BT20钛合金 激光沉积修复 气孔 熔合不良
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基于层面轮廓凸分解的光固化选区环形扫描路径的生成算法 被引量:2
14
作者 卞宏友 刘伟军 +1 位作者 王天然 赵吉宾 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2005年第7期35-39,共5页
提出了一种新的基于层面轮廓凸分解的光固化选区环形扫描方式及其扫描路径生成算法,它通过对分层后的截面轮廓进行去除内环、凹多边形凸分解等处理,获得若干形态质量好的凸多边形子区域,再对各子区域进行Voronoi图划分进而实现环形扫描... 提出了一种新的基于层面轮廓凸分解的光固化选区环形扫描方式及其扫描路径生成算法,它通过对分层后的截面轮廓进行去除内环、凹多边形凸分解等处理,获得若干形态质量好的凸多边形子区域,再对各子区域进行Voronoi图划分进而实现环形扫描路径规划,然后采用隔区扫描的方式实现层面轮廓的选区环形扫描.实际应用表明:这种扫描方式可有效地减小零件翘曲变形并提高成形效率. 展开更多
关键词 生成算法 扫描路径 凸分解 光固化 环形 扫描方式 截面轮廓 凹多边形 凸多边形 路径规划 成形效率 翘曲变形 子区域 图划分 小零件 内环
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基于边缘梯度搜索的激光定向能量沉积熔池尺寸提取方法 被引量:2
15
作者 苗立国 邢飞 +4 位作者 史建军 柴媛欣 闫成鑫 卞宏友 孙海江 《材料导报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期213-219,共7页
针对激光定向能量沉积过程中存在熔池弱边缘导致熔池宽度难以准确提取的问题,本工作基于熔池边缘灰度梯度变化差异,提出了一种基于边缘梯度搜索模型的熔池宽度提取方法。为了得到精确的熔池尺寸,首先基于数学形态学的方法对熔池图像进... 针对激光定向能量沉积过程中存在熔池弱边缘导致熔池宽度难以准确提取的问题,本工作基于熔池边缘灰度梯度变化差异,提出了一种基于边缘梯度搜索模型的熔池宽度提取方法。为了得到精确的熔池尺寸,首先基于数学形态学的方法对熔池图像进行预处理得到粗定位边缘,然后通过试验确定弱边缘梯度阈值,最后采用边缘梯度搜索模型对粗定位边缘进一步分割得到精分割边缘,使用椭圆拟合法进行边缘拟合得到熔池宽度,试验结果表明该方法具有良好的熔池宽度检测精度。 展开更多
关键词 激光定向能量沉积 边缘提取 边缘梯度搜索 椭圆拟合
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GH738合金激光沉积修复试验研究 被引量:5
16
作者 卞宏友 翟泉星 +3 位作者 曲伸 杨光 王伟 王维 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期49-54,共6页
通过正交试验研究了激光功率、扫描速度、送粉速度对GH738合金激光沉积修复单道熔高、熔宽、熔深等特征尺寸的影响规律,优化了工艺参数,获得无缺陷显微组织;分析了多道多层沉积试样熔合不良、裂纹等缺陷产生的原因及组织、硬度分布特点... 通过正交试验研究了激光功率、扫描速度、送粉速度对GH738合金激光沉积修复单道熔高、熔宽、熔深等特征尺寸的影响规律,优化了工艺参数,获得无缺陷显微组织;分析了多道多层沉积试样熔合不良、裂纹等缺陷产生的原因及组织、硬度分布特点。结果表明:沉积区呈典型的外延生长柱状枝晶,枝晶间析出少量碳化物;相对于基体,热影响区碳化物明显减少,同时热影响区γ′相尺寸明显增大;沉积区硬度为350~470 HV0.3,热影响区硬度为450~480 HV0.3,均明显低于基体硬度480~510 HV0.3;且沿沉积高度方向硬度逐渐降低。 展开更多
关键词 激光沉积修复 工艺参数 特征尺寸 缺陷 硬度
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激光沉积修复DD5合金的枝晶外延生长控制与显微组织特征 被引量:3
17
作者 卞宏友 徐效文 +3 位作者 刘伟军 王蔚 邢飞 王慧儒 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期130-142,共13页
采用DZ125高温合金粉末对DD5合金进行激光沉积修复,通过正交试验的方法,研究了激光功率、扫描速度和送粉量对单道单层沉积区枝晶外延生长的影响,实现了沉积区枝晶外延生长的控制。在此基础上,进行单道多层沉积修复试验,分析测量了单道... 采用DZ125高温合金粉末对DD5合金进行激光沉积修复,通过正交试验的方法,研究了激光功率、扫描速度和送粉量对单道单层沉积区枝晶外延生长的影响,实现了沉积区枝晶外延生长的控制。在此基础上,进行单道多层沉积修复试验,分析测量了单道多层沉积区的显微组织和硬度。结果表明:较低的热输入量和送粉量可显著提高沉积区枝晶外延占比;当激光功率为420 W、扫描速度为6 mm/s、送粉量为1.5 g/min时,单道单层沉积区枝晶外延占比约为100%。单道多层沉积区中下部为平面晶、沿沉积方向外延生长的柱状晶,顶部为等轴晶;沉积区γ′相不均匀地分布在γ相中,枝晶间区域的γ′相尺寸大于枝晶干区域的γ′相尺寸;沉积区底部短棒状MC碳化物沿枝晶间分布,且Ta元素含量较高;沉积区顶部的小块状以及八面体状MC碳化物随机分布。DD5合金基体平均显微硬度为425 HV_(0.5),沉积区平均显微硬度略高于基体,为449 HV_(0.5);与沉积区中部相比,沉积区底部和顶部的显微硬度略高,沉积区底部显微硬度最高。 展开更多
关键词 DZ125高温合金 DD5单晶合金 激光沉积修复 枝晶外延生长 显微组织
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增材制造工件上表面形变在线测量方法
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作者 刘伟军 李啸 +2 位作者 卞宏友 王慧儒 李强 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第8期43-48,共6页
建立了以激光位移传感器为测量核心的增材制造在线测量系统,并对增材制造工件进行了在线三维形状测量。首先采用计算点云中两临近点斜率的方法计算工件边缘并测量工件长度;然后对工件点云及数模点云进行粗配准及精配准,并提出了基于z向... 建立了以激光位移传感器为测量核心的增材制造在线测量系统,并对增材制造工件进行了在线三维形状测量。首先采用计算点云中两临近点斜率的方法计算工件边缘并测量工件长度;然后对工件点云及数模点云进行粗配准及精配准,并提出了基于z向坐标约束及曲率约束的点云临近点迭代精配准方法;最后将配准后的工件点云与数模点云进行对比,计算工件加工余量不足区域的坐标及范围。实验表明测量系统不确定度小于0.1 mm,长度误差率小于0.1%,测得样件表面4个区域存在加工余量不足风险,实现了增材制造过程中针对工件上表面形变量的三维在线测量。 展开更多
关键词 增材制造 在线测量 迭代算法 点云配准
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