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铝合金粉末80μm大层厚SLM成型熔池形貌与组织演变
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作者 龚海军 王玲 +3 位作者 亢红叶 左乾隆 安治国 高正源 《材料导报》 北大核心 2025年第16期212-218,共7页
为提升现有铝合金选区激光熔化(SLM)成型工艺的铺粉层厚和质量稳定性,揭示大层厚铝合金SLM成型熔池形貌与组织演变规律,针对AlSi10Mg合金进行了80μm层厚的单层及多层SLM成型试验研究。单层单熔道实验表明,能量输入过大或过小易使单熔... 为提升现有铝合金选区激光熔化(SLM)成型工艺的铺粉层厚和质量稳定性,揭示大层厚铝合金SLM成型熔池形貌与组织演变规律,针对AlSi10Mg合金进行了80μm层厚的单层及多层SLM成型试验研究。单层单熔道实验表明,能量输入过大或过小易使单熔道出现扭曲和球化缺陷,475.0 J/m的线能量输入和小湿润角使熔池易于铺展,当熔池宽深比大于1时,可获得较为理想的平直单熔道;多熔道熔池凝固轨迹的起伏程度与激光功率密切相关,搭接率随着扫描间距的增大而减小,熔道表面球化与沟壑增多,但搭接率越大,致密度反而降低,搭接率57.1%时可获得最佳致密度。多层试样微观组织分析表明,经单层多熔道之间搭接、多层多熔道重熔和热影响后冶金结合能力提高,组织呈蜂窝状结构,与小层厚组织相似、力学性能接近,其致密度可达99.24%,成型效率可达31.7 cm^(3)/h。本工作成功将大层厚成型工艺应用于某水泵叶轮件的SLM成型,为获得高强度、致密、性能良好的铝合金零件提供了理论参考。 展开更多
关键词 铝合金 选区激光熔化 大层厚 熔道形貌 微观组织 成型效率
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能量密度对于选区激光熔化成型Ti6Al4V合金缺陷特征的影响
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作者 陈东菊 高超 +3 位作者 范晋伟 潘日 孙锟 郑宸 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第3期267-277,共11页
激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分... 激光选区熔化技术(SLM)的成型质量受各种因素影响,其中,工艺参数对成型件的冶金缺陷影响最为显著,而熔池特性的研究则是判断激光增材制造成型质量的有力手段。本文建立SLM成型Ti6Al4V粉体3维瞬态热流场数值模型,利用优化后的数值模型分析熔池的动态演变机制,并在计算流体动力学中利用无量纲数定量描述工艺参数固定情况下熔池的动态演化,结合数值模拟和仿真实验分析球化、孔洞、黏粉和飞溅等缺陷形成机理,探究线能量密度和体能量密度对成型缺陷的影响规律,揭示SLM成型件冶金缺陷的形成机理与抑制方法,并提出一种“工艺参数-熔池特征-成型质量”一体化的方法预测成型质量。此外,本文还分析Ti6Al4V的加工工艺参数与熔池特征和增材制造成型质量的影响关系,包括关键加工参数对熔池热流场的影响,通过结果对比来探究工艺参数对加工质量的影响规律,为优化加工参数提供指导作用,节省大量的时间和成本。结果表明:熔池的主要传热方式为热对流,熔池演变的主要驱动力是蒸发反冲压力、表面张力和马兰戈尼剪切力。随着能量密度的降低,熔池流动性减弱,熔池尺寸表现出一定的规律性。熔融金属在表面张力的驱动下,往往会降低表面能凝固成球状,导致逐层成型后块体内部形成大量孔洞缺陷,严重影响试样的力学性能。因此,为获得力学性能良好的试样,必须精确控制能量密度,防止熔池流动性变化导致内部孔洞缺陷的形成。 展开更多
关键词 选区激光熔化 熔池 TI6AL4V 加工缺陷 工艺参数
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基于改进BP神经网络的激光选区熔化表面粗糙度预测
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作者 丁燕 王磊 王远 《电加工与模具》 北大核心 2025年第1期62-68,共7页
为提升激光选区熔化表面粗糙度预测的精确度,提出改进BP神经网络模型。首先依据参数建立指数模型,利用灰色关联度分析各因素,求解获得各因素的指数值;然后建立BP神经网络模型,改进粒子群算法优化包括自适应惯性权重更新和动态调节学习因... 为提升激光选区熔化表面粗糙度预测的精确度,提出改进BP神经网络模型。首先依据参数建立指数模型,利用灰色关联度分析各因素,求解获得各因素的指数值;然后建立BP神经网络模型,改进粒子群算法优化包括自适应惯性权重更新和动态调节学习因子,同时指数模型预测结果作为特征输入到BP神经网络模型;最后给出算法流程。实验显示,改进BP神经网络在较少的隐含层节点下达到了更低的平均相对误差,激光选区熔化表面粗糙度预测更接近真实值,改进BP神经网络决定系数相比EM、BPNN、GABPNN分别提升了6.40%、1.14%、0.07%,均方根误差相比EM、BPNN、GABPNN分别降低了0.0363、0.0627、0.0668,评价指标较优。 展开更多
关键词 BP神经网络 激光选区熔化 粗糙度 粒子群 精确度
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激光冲击强化对螺旋锥齿轮接触应力峰值的影响分析
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作者 何国旗 彭凌杰 +3 位作者 谢远昊 吴旭 张展展 黄梁 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第8期210-220,共11页
为了探究激光冲击强化对螺旋锥齿轮接触应力峰值的影响,基于Abaqus建立了螺旋锥齿轮激光冲击强化以及啮合仿真模型,分析了激光功率密度与搭接率对齿面残余应力分布规律的影响以及降低齿面接触应力的机制。仿真结果表明,激光冲击强化可... 为了探究激光冲击强化对螺旋锥齿轮接触应力峰值的影响,基于Abaqus建立了螺旋锥齿轮激光冲击强化以及啮合仿真模型,分析了激光功率密度与搭接率对齿面残余应力分布规律的影响以及降低齿面接触应力的机制。仿真结果表明,激光冲击强化可在齿面引入残余压应力层,由于冲击强化区域为曲面,导致激光能量沿平行齿面方向较分散、沿垂直齿面方向集中;同时,激光压力波在传播中沿垂直方向的能量传递路径较短,使能量损失比沿平行方向小,因此在垂直齿面方向(沿S22方向)的引入残余压应力高于平行齿面方向(沿S11方向);在激光峰值压力为4.0 GPa、搭接率为75%、两排光斑的工况下,在齿面强化中能有效控制残余应力空洞现象,获得最佳强化效果。经激光冲击强化处理后,啮合过程中齿面的接触应力与Mises等效应力峰值均降低了11%,因此激光冲击强化引入的残余压应力可有效抵消啮合过程中外部载荷产生的拉应力,从而显著降低齿面接触应力峰值。 展开更多
关键词 激光冲击强化 残余压应力 螺旋锥齿轮啮合 接触应力
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铝锰钪锆选区激光熔化成形过程介观尺度数值模拟
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作者 李新宇 周永铧 《中国机械工程》 北大核心 2025年第3期584-592,603,共10页
选区激光熔化(SLM)制造零件的微观结构和缺陷与SLM单/双熔道成形质量密切相关,实验方法难以在介观尺度下解释物理现象复杂的熔道成形规律。以铝锰钪锆合金为成形材料,建立SLM介观尺度下的单/双熔道数值模型,完成SLM单/双熔道成形实验并... 选区激光熔化(SLM)制造零件的微观结构和缺陷与SLM单/双熔道成形质量密切相关,实验方法难以在介观尺度下解释物理现象复杂的熔道成形规律。以铝锰钪锆合金为成形材料,建立SLM介观尺度下的单/双熔道数值模型,完成SLM单/双熔道成形实验并验证模型的准确性。借助数值模型研究SLM熔池演变的基本规律;研究在200~400 W的激光功率下,单熔道形貌、熔池温度与熔池尺寸等熔池特征随激光功率的变化规律,发现激光功率为360 W、扫描速度为1.0 m/s时,单熔道成形质量最好;研究在360 W的激光功率、1.0 m/s的扫描速度下,扫描间距为60μm、80μm和120μm时双熔道搭接行为、双熔道形貌演变规律,发现扫描间距为80μm时双熔道成形质量好,成形效率高;结合多熔道SLM成形实验筛选出合适的体积能量密度(VED),在107~139 J/mm~3的VED范围内,成形熔道连续、光滑。借助该模型可初步预测关键工艺参数,减少工艺参数优化成本。 展开更多
关键词 选区激光熔化 铝锰钪锆合金 体积能量密度 熔池
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基于任务均衡的双臂三维激光切割机分区算法研究与验证
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作者 王靖 舒雷 +1 位作者 林毓培 段书凯 《西南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期213-223,共11页
为了提高多切割头三维激光切割机的协同切割效率,提出了一种新的任务均衡分区算法。该算法在路径规划前对切割任务进行了预分区,预分区时综合考虑了待切孔大小和切割辅助耗时等因素,增强了分区的可靠性,在路径规划后依据耗时差值最小的... 为了提高多切割头三维激光切割机的协同切割效率,提出了一种新的任务均衡分区算法。该算法在路径规划前对切割任务进行了预分区,预分区时综合考虑了待切孔大小和切割辅助耗时等因素,增强了分区的可靠性,在路径规划后依据耗时差值最小的原则调整分区,实现了两分区耗时平衡和交错距离最小化。在采用遗传算法的路径规划中引入了位置约束,降低了切割头碰撞风险。将其与模糊C聚类法和KMeans聚类法共同应用于模拟的三维零件和实际生产的汽车车身零件的分区以及路径规划试验中,并以空行程长度、切割耗时和分区间隙为指标对比探究其优劣。结果表明:针对模拟的三维零件,任务均衡法在耗时差值和分区间隙方面均优于聚类法,在空行程长度方面较聚类法稳定性更好;针对实际生产的B柱零件,3种任务分区算法结果完全一致,效果均很好;针对实际生产的车门内板零件,任务均衡法在空行程方面优于聚类法,在耗时差值、最大耗时和分区间隙方面的优势更加明显。 展开更多
关键词 任务均衡 三维激光切割 分区算法 协同 路径规划
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Nb对选区激光熔化Zr基非晶合金组织及力学性能的影响
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作者 畅泽欣 毕文浩 +2 位作者 葛亚琼 宋月 王文先 《表面技术》 北大核心 2025年第7期139-150,共12页
目的提高锆基块体非晶合金的韧性。方法将Nb颗粒粉末与锆基非晶粉末均匀混合,采用选区激光熔化技术制备不同含量(质量分数分别为0%、1%、5%、10%)Nb颗粒的锆基块体非晶复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、透射电镜、纳米压痕及... 目的提高锆基块体非晶合金的韧性。方法将Nb颗粒粉末与锆基非晶粉末均匀混合,采用选区激光熔化技术制备不同含量(质量分数分别为0%、1%、5%、10%)Nb颗粒的锆基块体非晶复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、透射电镜、纳米压痕及数值模拟等手段,重点研究不同Nb颗粒含量对非晶复合材料不同微区(熔池区、重熔区和热影响区)的微观组织形成机理和纳米压痕力学行为的影响规律。结果在非晶复合材料中,Nb颗粒均匀分布于非晶基体上,Nb颗粒与非晶基体结合的界面处存在200 nm左右的元素扩散层,未观察到新相产生。Nb颗粒的添加降低了熔池的流动性,导致复合材料内部的气孔增多。复合材料的不同微区呈现不同的微观组织特征,其中,熔池区为完全非晶状态,重熔区和热影响区由纳米晶和非晶基体组成。随着Nb颗粒含量的增加,材料的硬度、弹性模量和断裂韧性逐渐增大,在功率为90 W、Nb的质量分数为10%时,材料的弹性恢复率和断裂韧性达到最大值,分别为0.066、4.852 MPa·m^(1/2)。结论通过增加Nb的含量,促进了材料内部剪切带的增殖与分化,试样的硬度、弹性模量、弹性恢复率和断裂韧性明显提高。 展开更多
关键词 选区激光熔化 块体非晶复合材料 微观组织 纳米压痕力学行为
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激光熔覆四通道喷嘴结构参数对外流场的影响研究
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作者 陈春雨 邵中魁 +1 位作者 沈小丽 鲁玉军 《机电工程》 北大核心 2025年第3期567-576,共10页
为了解决激光熔覆四通道同轴送粉喷嘴粉末流汇聚效果不佳这一问题,对四通道同轴送粉喷嘴的结构参数进行了仿真优化研究。首先,建立了喷嘴二维结构图,利用理论模型分析了喷嘴结构参数对粉末汇聚形态的影响;然后,基于气固两相流理论,采用... 为了解决激光熔覆四通道同轴送粉喷嘴粉末流汇聚效果不佳这一问题,对四通道同轴送粉喷嘴的结构参数进行了仿真优化研究。首先,建立了喷嘴二维结构图,利用理论模型分析了喷嘴结构参数对粉末汇聚形态的影响;然后,基于气固两相流理论,采用有限元仿真软件对激光熔覆四通道喷嘴的结构参数进行了仿真分析,探究了不同结构参数下粉末流参数的变化规律,以及外流场浓度的分布规律,得到了合理的结构参数范围;最后,对参数优化后的喷嘴进行了送粉测试,根据测试结果与仿真结果进行了对比验证。研究结果表明:当喷嘴粉管倾角增大时,焦距增大,同时粉末浓度快速增大后稳定,倾角在60°~75°间合适;当喷嘴粉管内径增大时,粉末浓度和焦距先增大后减小,粉斑直径则先减小后增大,内径在1.5 mm左右合适;当喷嘴粉管出口处间距增大时,焦距增大,间距在12 mm左右合适;当喷嘴入射管内径增大时,送粉速度增大,同时粉末浓度减小,入射管内径应尽量与输送管匹配;当喷嘴外保护气倾角为35°~65°时,保护气作用在粉流汇聚处。测试结果验证了模型的准确性,其粉斑直径为2.2 mm,粉末焦距为16.1 mm,粉末汇聚效果良好。该模型可为改善喷嘴送粉效果提供参考。 展开更多
关键词 增材制造技术 粉末流汇聚效果 同轴送粉喷嘴 数值模拟 结构参数 粉末流
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基于激光表面处理技术的轴承表面性能提高研究现状
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作者 李翔 陈雪辉 +1 位作者 邵昆 陈远龙 《机电工程》 北大核心 2025年第1期51-61,共11页
真空镀膜设备轴承在工作过程中受交变载荷及循环应力作用,工作面易出现点蚀和剥落等缺陷,导致轴承疲劳失效。通过激光表面处理技术对其工作面进行处理,可以提高轴承工作面的硬度和耐磨性等表面性能,也可以改变轴承工作面的润滑状态,降... 真空镀膜设备轴承在工作过程中受交变载荷及循环应力作用,工作面易出现点蚀和剥落等缺陷,导致轴承疲劳失效。通过激光表面处理技术对其工作面进行处理,可以提高轴承工作面的硬度和耐磨性等表面性能,也可以改变轴承工作面的润滑状态,降低轴承磨损,提高轴承使用寿命。为厘清激光表面处理技术在轴承中的应用现状,首先分析了激光熔覆、激光冲击强化、激光淬火和激光表面织构技术原理;然后,阐述了工艺参数,如激光功率、激光扫描速度等对改性层形貌特征、微观组织结构和表面性能的影响;其次,分析了以上技术在轴承领域应用的优缺点,并探讨了激光表面改性过程中需要解决的理论问题和技术瓶颈;最后,对激光表面处理技术在轴承领域的发展进行了展望。激光表面处理技术在提高轴承表面性能方面具有较好的工程应用前景。 展开更多
关键词 滑动轴承 关节轴承 真空镀膜设备轴承 激光表面处理技术 表面性能 使用寿命
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飞秒激光烧蚀模型与面齿轮形貌特征研究
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作者 明兴祖 李湾 +4 位作者 杨向东 伍昆军 樊滨瑞 刘金华 周旭 《激光与红外》 北大核心 2025年第3期374-381,共8页
飞秒激光加工成为当今研究复杂齿轮制造的新方向。本文通过面齿轮齿面网格划分方法,利用齿面三维模型测量计算每个节点处的激光入射角θ,建立飞秒激光加工齿面材料18Cr2Ni4WA的反射率、能量密度分布等烧蚀模型,研究椭圆形烧蚀光斑面积... 飞秒激光加工成为当今研究复杂齿轮制造的新方向。本文通过面齿轮齿面网格划分方法,利用齿面三维模型测量计算每个节点处的激光入射角θ,建立飞秒激光加工齿面材料18Cr2Ni4WA的反射率、能量密度分布等烧蚀模型,研究椭圆形烧蚀光斑面积、烧蚀区面积,以及烧蚀凹坑深度等齿面形貌特征。通过模型仿真和实验结果分析表明,烧蚀光斑面积随θ的增大先缓慢增加,后快速增加;烧蚀区面积随激光功率P的增加而增加,随θ的增大,先慢速减小而后呈指数函数形式加速减小;烧蚀凹坑深度随着P的增加而增加,随θ增大而呈现近似线性降低。θ对齿面质量的影响程度要大于P,较小的θ,以及P为4.9 W左右时齿面形貌较好,为提高面齿轮加工质量提供了技术支撑。 展开更多
关键词 面齿轮 网格划分 激光参数 齿面形貌特征 飞秒激光烧蚀
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基于增益切换滑模控制的水导激光设备水压调控
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作者 王华丰 张育斌 +2 位作者 朱火美 吕焕培 陈祯 《电加工与模具》 北大核心 2025年第3期55-59,共5页
针对水导激光的水路系统在加工中存在动态非线性、参数不确定以及在梭阀交换过程中存在压力下跌的问题,提出一种基于模糊规则的增益切换滑模控制方法。首先采用滑模控制器对系统的非线性参数和外界未知干扰以及梭阀所产生的压力波动进... 针对水导激光的水路系统在加工中存在动态非线性、参数不确定以及在梭阀交换过程中存在压力下跌的问题,提出一种基于模糊规则的增益切换滑模控制方法。首先采用滑模控制器对系统的非线性参数和外界未知干扰以及梭阀所产生的压力波动进行集中补偿,然后对系统进行数据仿真和实验验证。结果表明,滑模控制能准确地跟踪系统的输入信号,并对强扰动具有较好的抑制效果。 展开更多
关键词 滑模控制器 模糊控制 水导激光 误差补偿 位置跟踪
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CO_(2)脉冲激光雕刻CFRP表面形貌特征研究 被引量:1
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作者 蔡颂 余凡 +1 位作者 杨奇 胡沙沙 《激光技术》 北大核心 2025年第1期144-150,共7页
为了探究CO_(2)脉冲激光对碳纤维增强复合材料(CFRP)的加工工艺质量,采用单因素试验方法,进行了理论分析和实验验证,得到了扫描速率、激光功率对加工质量的影响规律,并对CFRP进行了圆形图案雕刻实验。结果表明,材料在激光功率为50 W和... 为了探究CO_(2)脉冲激光对碳纤维增强复合材料(CFRP)的加工工艺质量,采用单因素试验方法,进行了理论分析和实验验证,得到了扫描速率、激光功率对加工质量的影响规律,并对CFRP进行了圆形图案雕刻实验。结果表明,材料在激光功率为50 W和扫描速率为60 mm/s时发生穿透,且随着扫描速率降低,材料吸收能量增多而导致图案完全穿透;设定扫描速率为100 mm/s、功率在10 W~5 W范围内变化时,材料表面颜色逐渐出现了白色条纹;采用横向与纵向法测量雕刻后的材料表面粗糙度,两种测量方法均表明其粗糙度的数值呈现先减小后增加的规律,并在激光功率为7 W时粗糙度达到最小值(约为7.030μm);雕刻完成的材料经超声波清洗后,当激光功率为9 W、扫描速率为20 mm/s时,粗糙度达到最大值且表面残留物较少,此时雕刻效果较好。此研究结果可为脉冲激光加工碳纤维复合材料工艺提供一定的指导作用。 展开更多
关键词 激光技术 表面处理 测量方式 表面粗糙度 超声波清洗
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光束特征对激光熔覆成形钛合金温度场及应力场的影响
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作者 杨媛 杨时铮 +2 位作者 颜杰 吴强 李加强 《电加工与模具》 北大核心 2025年第2期49-54,86,共7页
采用数值模拟方法对激光熔覆成形钛合金过程中的温度场和应力场进行系统的仿真分析,对比中空环形热源和高斯热源两种典型光束特征下熔覆层与基材的温度场及应力场演变规律。结果表明,通过改变光束能量分布能有效调控熔池形貌和热应力分... 采用数值模拟方法对激光熔覆成形钛合金过程中的温度场和应力场进行系统的仿真分析,对比中空环形热源和高斯热源两种典型光束特征下熔覆层与基材的温度场及应力场演变规律。结果表明,通过改变光束能量分布能有效调控熔池形貌和热应力分布;随着熔覆层数增加,两种热源条件下均会导致热积累效应显著,进而影响应力场分布特征;环形热源相较于高斯热源的层间温度分布更均匀,残余应力水平更低。 展开更多
关键词 激光熔覆成形 光束特征 热源模型 温度场 应力场
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Si含量对316L不锈钢激光熔覆层凝固行为和显微组织的影响 被引量:2
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作者 古青 包海斌 +5 位作者 王永强 冯敏敏 董刚 尤涵潇 杨高林 姚建华 《表面技术》 北大核心 2025年第5期167-175,共9页
目的研究Si元素含量对316L不锈钢激光熔覆层凝固行为和显微组织的影响。方法利用LDF400-2000光纤耦合半导体激光器和ABB机械手组成的激光熔覆系统,在316L不锈钢基体上制备Si元素的质量分数分别为0.8%、1.6%的316L激光熔覆层。使用金相... 目的研究Si元素含量对316L不锈钢激光熔覆层凝固行为和显微组织的影响。方法利用LDF400-2000光纤耦合半导体激光器和ABB机械手组成的激光熔覆系统,在316L不锈钢基体上制备Si元素的质量分数分别为0.8%、1.6%的316L激光熔覆层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)和维氏硬度计,分别从激光束扫描方向(SD)和切向(TD)分析熔覆层的微观组织、晶粒取向、织构和显微硬度。结果在SD方向,0.8%-Si熔覆层的中下部晶粒呈垂直于底部界面的柱状生长趋势,而顶部晶粒则呈胞状,1.6%-Si熔覆层晶粒的生长模式与0.8%-Si熔覆层类似,但取向更随机。在TD方向,0.8%-Si熔覆层晶粒呈外延状,取向为<100>方向,而1.6%-Si熔覆层则为<111>方向。与0.8%-Si熔覆层相比,1.6%-Si熔覆层内小角度晶界占比更高,超过了50%,在晶粒内部可见被位错缠绕的亚微米颗粒,其硬度也从0.8%-Si熔覆层的199.7HV0.3提升到212.2HV0.3。结论Si元素的含量对激光熔覆316L凝固行为和组织有着显著影响,改变了熔覆层的凝固模式,使组织结构由粗大外延生长的树枝晶转变为沿温度梯度方向生长的细小晶粒。 展开更多
关键词 激光熔覆 SI元素 316L 凝固组织 晶粒细化
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电介质表面金属功能图案激光加工技术研究进展
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作者 肖荣诗 魏佳硕 +1 位作者 崔梦雅 黄婷 《航空制造技术》 北大核心 2025年第1期22-35,共14页
电介质表面金属功能图案在航空航天、消费电子、柔性传感等领域的需求日益增长。激光加工作为一种无需掩膜的柔性制造技术,具有加工精度高、非接触式加工、制造效率高等优点,可以在多种电介质表面实现金属功能图案的直接制造,近年来发... 电介质表面金属功能图案在航空航天、消费电子、柔性传感等领域的需求日益增长。激光加工作为一种无需掩膜的柔性制造技术,具有加工精度高、非接触式加工、制造效率高等优点,可以在多种电介质表面实现金属功能图案的直接制造,近年来发展迅速。按照自上而下和自下而上的技术路线,分别概述激光刻蚀、选择性激光烧结、脉冲激光沉积、激光诱导化学液相沉积、激光诱导化学气相沉积、激光辅助化学镀6种激光加工技术的原理和优势,及它们在电介质表面加工金属功能图案的最新研究进展,并总结相应的技术瓶颈和未来发展趋势。 展开更多
关键词 激光加工 金属功能图案 激光刻蚀 选择性激光烧结(SLS) 脉冲激光沉积(PLD) 激光诱导化学液相沉积(LCLD) 激光诱导化学气相沉积(LCVD) 激光辅助化学镀(LEP)
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航空发动机涡轮叶片损伤激光熔覆修复工艺试验研究
16
作者 王晓卓 陈阳 《电加工与模具》 北大核心 2025年第S1期62-65,共4页
针对航空发动机涡轮叶片叶尖盖板以上裂纹损伤修复需求,研究了DZ125定向凝固合金激光熔覆修复工艺,对熔覆层组织、力学性能进行了分析。结果表明:激光熔覆修复DZ125试样的修复区与基体实现了无冶金缺陷的致密结合,沉积态修复区组织为外... 针对航空发动机涡轮叶片叶尖盖板以上裂纹损伤修复需求,研究了DZ125定向凝固合金激光熔覆修复工艺,对熔覆层组织、力学性能进行了分析。结果表明:激光熔覆修复DZ125试样的修复区与基体实现了无冶金缺陷的致密结合,沉积态修复区组织为外延生长的柱状晶组织。沉积态组织经过1200℃×3 h+1100℃×4 h+870℃×20 h空冷处理后,热处理后室温抗拉强度不小于984 MPa,达到了铸件性能标准。采用定点和单道多层激光熔覆修复工艺对涡轮叶片叶尖裂纹和磨损进行修复,修复后的涡轮叶片叶尖轮廓经机器人自适应抛修后,外形尺寸符合图纸要求,经荧光检查、X光检验均未发现裂纹等缺陷,激光熔覆修复结果理想。 展开更多
关键词 航空发动机 涡轮叶片 叶尖裂纹 DZ125合金 激光熔覆修复
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IN718激光送丝修复304轴件的工艺参数优化及组织性能分析
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作者 吴俊波 王振忠 +2 位作者 李毅 刘超凡 陈丰 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期286-296,共11页
[目的]为解决传统单一材料体系和制造工艺难以满足轴类零件修复的可靠性,以及修复后工件表面缺陷显著等问题,对异质金属结构-功能一体化的激光增材制造技术进行研究.[方法]采用直径0.4 mm的IN718镍基合金细丝,对304不锈钢轴件进行异质... [目的]为解决传统单一材料体系和制造工艺难以满足轴类零件修复的可靠性,以及修复后工件表面缺陷显著等问题,对异质金属结构-功能一体化的激光增材制造技术进行研究.[方法]采用直径0.4 mm的IN718镍基合金细丝,对304不锈钢轴件进行异质材料激光直接熔融沉积修复,采用单因素试验设计研究工艺窗口下工艺参数对熔覆层成形尺寸的影响规律,分析不同加工路径下试样的宏观组织特征及显微硬度分布.得到最佳工艺条件.[结果]900 W激光功率、1600 mm/min扫描速度、9.5 m/min的送丝速率、30%搭接率工艺条件下熔覆平整度最高,均匀性最好.同时,扫描速度、送丝速率对成形尺寸影响显著,而激光功率对成形尺寸无明显影响.周向熔覆可以实现无拼接痕迹的修复,轴向熔覆则效果较差.试样修复区的平均硬度约为330 HV,试样基体区的平均硬度约为220 HV,试样修复部分的平均硬度要高于基体,结合区域致密良好,熔覆无明显未熔合与气孔缺陷.[结论]研究结果有助于推动激光细丝增材制造对轴类等曲面零件修复的应用. 展开更多
关键词 异质材料增材 激光送丝修复 IN718镍基合金 定向能量沉积 显微硬度
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单/双脉冲飞秒激光冲击强化对表面性能的影响
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作者 石晓波 苏子龙 +3 位作者 解恩涵 冯诗和 龙雨 周柱坤 《表面技术》 北大核心 2025年第1期228-241,共14页
目的探究单/双脉冲飞秒激光冲击钛金属对其表面质量和表面硬度的影响。方法利用飞秒激光对钛金属表面直接进行冲击,通过超景深显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、SEM能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等仪器,表征和分析样品的微观... 目的探究单/双脉冲飞秒激光冲击钛金属对其表面质量和表面硬度的影响。方法利用飞秒激光对钛金属表面直接进行冲击,通过超景深显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、SEM能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等仪器,表征和分析样品的微观形貌和力学性能。结果单脉冲主要产生鱼鳞状结构,双脉冲主要产生凹坑状结构,在相同功率下,单脉冲加工后的表面粗糙度低于双脉冲。重复频率和加工次数的增加能提高低脉冲能量下的表面质量。经低功率飞秒激光冲击后,在钛表面观察到激光诱导周期性结构(LIPSS),经多次加工后出现了颗粒和团簇等氧化结构。在表面粗糙度Ra低于1.6μm时,采用双脉冲fs-LSP可将钛表面显微硬度的提高幅度达到42%,并且在极高重复频率(5 MHz,8.1 W)下,表面显微硬度的提升幅度约为85%,而单脉冲fs-LSP的最大提升幅度为32%。在相同参数下,双脉冲能植入更高的残余压应力。增加加工次数能进一步细化晶粒,并在热积累受限时提高残余压应力。结论脉冲能量及其与材料的作用时间是影响表面形貌和硬度变化的主要因素,它受到激光功率、重复频率和加工次数的综合影响。双脉冲可以有效增大飞秒激光对钛金属表面的冲击压力,从而植入更大的残余压应力。fs-LSP表面硬度的提升来源于加工硬化、细晶强化和氧化层硬化的综合作用。 展开更多
关键词 飞秒激光冲击 单/双脉冲 表面质量 表面显微硬度
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选区激光熔化316L不锈钢混合点阵结构压缩性能和各向异性研究
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作者 唐映林 许明三 +2 位作者 韦铁平 叶建华 林俊杰 《精密成形工程》 北大核心 2025年第4期203-216,共14页
目的在不损失原有点阵结构力学性能的前提下,提高多孔结构的吸能性能并降低各向异性,为多孔骨植入和能量吸收防护场合下多孔结构的应用提供参考。方法利用选区激光熔化设备制备点阵结构,通过压缩试验揭示孔隙率、点阵结构类型对力学性... 目的在不损失原有点阵结构力学性能的前提下,提高多孔结构的吸能性能并降低各向异性,为多孔骨植入和能量吸收防护场合下多孔结构的应用提供参考。方法利用选区激光熔化设备制备点阵结构,通过压缩试验揭示孔隙率、点阵结构类型对力学性能和能量吸收特性的影响规律。通过静态压缩仿真和数值均匀化仿真,揭示不同单胞类型的破环机理和孔隙率对不同点阵结构各向异性的影响规律。结果RD点阵结构产生弯曲变形,FCC-RD和SC-RD产生混合变形模式。在相同体积下,随孔隙率的增加,多孔点阵结构的弹性模量、屈服强度及能量吸收不断降低。点阵结构按弹性模量和屈服强度从大到小的顺序依次是SC-RD、RD、FCC-RD和SC-RD、FCC-RD、RD。点阵结构按能量吸收从高到低的顺序依次是SC-RD、FCC-RD、RD。与菱形十二面体点阵结构(RD)相比,SC-RD混合点阵结构的弹性模量增加了4.89%~37.88%,屈服强度增加了13.25%~33.74%,能量吸收增加了15.36%~37.74%,比吸能增加了22.25%~42.66%。随着孔隙率的增加,3种点阵结构各向异性均增加,按各向异性从大到小的顺序依次为RD、FCC-RD、SC-RD。结论与RD点阵结构相比,新提出的混合点阵结构在对力学性能影响较小的前提下,具有更为优异的吸能性能和各向同性性能。 展开更多
关键词 激光选区熔化 力学性能 能量吸收 混合点阵结构 各向异性
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激光熔覆粉末研究综述
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作者 高世龙 朱孟浩 时婧 《功能材料》 北大核心 2025年第3期3047-3057,3088,共12页
激光熔覆作为一种新兴的表面涂层改性技术,在制备表面强化涂层和材料改性方面发挥着至关重要的作用。熔覆粉末材料是决定熔覆层性能的关键因素之一,已成为激光熔覆技术研究的焦点。首先介绍了激光熔覆技术的核心原理,然后详细阐述了金... 激光熔覆作为一种新兴的表面涂层改性技术,在制备表面强化涂层和材料改性方面发挥着至关重要的作用。熔覆粉末材料是决定熔覆层性能的关键因素之一,已成为激光熔覆技术研究的焦点。首先介绍了激光熔覆技术的核心原理,然后详细阐述了金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等熔覆材料的特点及研究进展,最后对激光熔覆层粉末材料的未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 激光熔覆 表面强化 材料改性 熔覆层 粉末材料
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