激光宽带熔覆光内送粉喷嘴研制 被引量：8

1

作者 雷定中 石世宏 傅戈雁 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期3076-3081,共6页

针对现有光外送粉宽带熔覆中金属粉末受热不均匀、光粉同轴耦合精度不高的问题,设计了一种光内送粉激光熔覆喷头。送粉装置位于激光熔覆喷头内部,四周被激光束包裹。为了实现在宽带激光束内部均匀地对熔池送粉,保证粉末受热均匀,粉末速... 针对现有光外送粉宽带熔覆中金属粉末受热不均匀、光粉同轴耦合精度不高的问题,设计了一种光内送粉激光熔覆喷头。送粉装置位于激光熔覆喷头内部,四周被激光束包裹。为了实现在宽带激光束内部均匀地对熔池送粉,保证粉末受热均匀,粉末速度方向始终垂直于熔池,设计了一种分粉流道;应用FLUENT软件对粉束发散情况进行了数值分析,确定了出口粉管的间距尺寸;应用FLUENT软件对粉管内部流场进行分析,确定了装置内部分粉管路的尺寸,减少了出口处的紊流,达到了较佳的送粉效果。最后利用所研制的送粉装置进行了送粉实验,验证了其效果。 展开更多

关键词 激光宽带熔覆 光内送粉 送粉装置 数值模拟

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双线斑激光内送粉宽带熔覆温度场数值模拟与工艺研究 被引量：2

2

作者 刘广 石拓 +5 位作者 傅戈雁 吴捷 杨强 魏超 李宽 李建宾 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期322-335,共14页

目的 研究双线斑激光内送粉宽带熔覆温度场分布特性及其工艺参数对熔覆层形貌和几何特征的影响,为双线斑激光内送粉宽带熔覆在工件表面的强化、修复、改性以及宽带成形的应用提供试验与数据参考。方法 基于半椭球体热源模型,利用ANSYS... 目的 研究双线斑激光内送粉宽带熔覆温度场分布特性及其工艺参数对熔覆层形貌和几何特征的影响,为双线斑激光内送粉宽带熔覆在工件表面的强化、修复、改性以及宽带成形的应用提供试验与数据参考。方法 基于半椭球体热源模型,利用ANSYS软件对单道宽带熔覆过程中的熔池温度场进行数值模拟,并结合工艺试验分析离焦量、送粉速度、激光功率、扫描速度对熔覆层形貌和几何特征的影响。结果 利用半椭球体热源模型进行的数值模拟能够较为合理地反映出双线斑激光内送粉宽带熔覆过程的温度场分布,在离焦量为0 mm和负离焦量下,熔覆单道的温度分布云图均呈“带式彗星”状,熔覆层横截面上的高温区域呈现“平底形”分布,纵切面上的高温区域呈“V”形和不对称的“W”形,且两者随着深度的增加,均逐渐过渡到半椭圆形;离焦量、送粉速度、激光功率和扫描速度对熔覆层的宽度、厚度、稀释率及表面平整度都有很大的影响。结论 “带式彗星”状的熔覆单道温度分布,使得熔池前方温度梯度较大,后方温度梯度较小。横切面上“平底形”温度分布可以强化熔覆层与基体在宽度方向上的结合程度。在304不锈钢基板上熔覆KF-355金属粉末,选取离焦量为0 mm、送粉速度为45 g/min、激光功率为6 kW、扫描速度为3 mm/s的工艺参数进行熔覆试验,可以得到表面平整光滑,无明显缺陷,整体平均硬度达到645.6HV0.5的熔覆层。 展开更多

关键词 宽带激光熔覆 光内送粉 温度场 数值模拟 工艺参数

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基于GA-BP神经网络的宽带激光熔覆裂纹缺陷预测

3

作者 史墨可 路妍 +4 位作者 颉潭成 王军华 徐彦伟 倪崇智 翟文豪 《热加工工艺》 北大核心 2025年第12期119-123,128,共6页

针对宽带激光熔覆裂纹缺陷难以准确预测问题,以扫描速度、搭接率、激光功率作为输入,以熔覆试样裂纹密度为输出,建立了BP神经网络裂纹缺陷预测模型。采用遗传算法优化了BP神经网络的初始阈值和权值,对比分析了模型优化前后的相对误差。... 针对宽带激光熔覆裂纹缺陷难以准确预测问题,以扫描速度、搭接率、激光功率作为输入,以熔覆试样裂纹密度为输出,建立了BP神经网络裂纹缺陷预测模型。采用遗传算法优化了BP神经网络的初始阈值和权值,对比分析了模型优化前后的相对误差。结果表明:GA-BP神经网络模型的相对误差在0.22%~2.10%;BP神经网络模型的相对误差在2.09%~14.31%,GA-BP神经网络模型的预测精度远远高于BP神经网络模型。 展开更多

关键词 BP神经网络 裂纹 正交试验 遗传算法 宽带激光熔覆

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轧辊表面宽带激光熔覆Cr12MoV粉末的效果研究 被引量：1

4

作者 谷学坤 杜茂华 +2 位作者 王军华 梁向源 许俊飞 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第9期188-196,共9页

材料为Cr12MoV的冷轧辊在轧制过程中受到疲劳应力和热循环的作用而导致辊身出现剥落、裂纹等形式的缺陷,为了解决这一问题,采用宽带激光熔覆设备,以Cr12MoV合金作为熔覆粉末,在Cr12MoV钢表面制备合金涂层。以激光功率、扫描速度、送粉... 材料为Cr12MoV的冷轧辊在轧制过程中受到疲劳应力和热循环的作用而导致辊身出现剥落、裂纹等形式的缺陷,为了解决这一问题,采用宽带激光熔覆设备,以Cr12MoV合金作为熔覆粉末,在Cr12MoV钢表面制备合金涂层。以激光功率、扫描速度、送粉量以及搭接率四个工艺参数为变量,熔覆层表面粗糙度和显微硬度为目标参数,通过正交试验,对目标参数进行极差和方差分析获得优化的变量参数组合。结果表明:最优工艺参数为激光功率2000 W、扫描速度10 mm/s、送粉量10 g/min、搭接率45%。在最优变量参数组合下进行熔覆试验,获得的表面粗糙度为16μm,涂层显微硬度平均为677 HV,硬度值达到了基体材料的96%。熔覆层微观组织均匀,无气孔、裂纹等缺陷。 展开更多

关键词 宽带激光熔覆 表面粗糙度 显微硬度 正交试验

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基于NSGA-Ⅱ算法的宽带激光熔覆工艺参数优化

5

作者 王军华 梁向源 +4 位作者 路妍 许俊飞 彭建军 徐彦伟 颉潭成 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第7期220-226,共7页

为了获得17-4PH沉淀硬化不锈钢粉末在宽带激光熔覆过程中的最优工艺参数,本研究将激光功率、预热温度、扫描速度作为可控输入参数,以熔覆层宽高比、饱和度、润湿角作为输出,进行三因素五水平正交试验。通过麦夸特算法构建的响应值非线... 为了获得17-4PH沉淀硬化不锈钢粉末在宽带激光熔覆过程中的最优工艺参数,本研究将激光功率、预热温度、扫描速度作为可控输入参数,以熔覆层宽高比、饱和度、润湿角作为输出,进行三因素五水平正交试验。通过麦夸特算法构建的响应值非线性数学模型,探究优化变量及其权重排序对熔覆层宏观形貌的影响规律,并采用第二代非支配遗传算法进行寻优,输出具有Pareto最优前沿,确定最优工艺参数。结果表明:优化后的最优工艺参数组合为激光功率1878 W,扫描速度14 mm/s,预热温度200℃,此时获得的熔覆层宽高比32.08,饱和度0.76,润湿角度10.2°。优化后的结果输出平均误差小于5%。 展开更多

关键词 宽带激光熔覆 NSGA-Ⅱ 工艺参数优化 宽高比 饱和度 润湿角

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宽带激光熔覆铁基涂层工艺参数及性能研究 被引量：1

6

作者 石皋莲 丁倩倩 +2 位作者 奚朋 倪玉吉 石世宏 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期202-209,共8页

27SiMn钢液压支架在恶劣的工作条件下长期使用后,其表面容易形成腐蚀,磨损和疲劳损坏等缺陷。为提升其使用寿命,本文利用宽带激光熔覆技术在27SiMn钢表面进行制备铁基涂层的实验研究。基于控制变量的方法来依次调整激光功率、送粉速度... 27SiMn钢液压支架在恶劣的工作条件下长期使用后,其表面容易形成腐蚀,磨损和疲劳损坏等缺陷。为提升其使用寿命,本文利用宽带激光熔覆技术在27SiMn钢表面进行制备铁基涂层的实验研究。基于控制变量的方法来依次调整激光功率、送粉速度、载气流量及扫描速度开展单道单因素熔覆试验,并以表面粗糙度为熔覆层质量评价指标初选工艺参数。基于单因素试验进一步开展4因素3水平正交试验,终选显微硬度为熔覆层质量评价指标。利用极差分析考察数据发现扫描速度对熔覆层显微硬度影响最大,其后依次为激光功率、载气流量和送粉速度,最优工艺参数为熔覆处在激光焦点位置且激光功率、送粉速度、在其流量和扫描速度分别为4000 W、2.50 rpm、6.9 L/min和600 rpm。同时对熔覆层进行了摩擦磨损试验,分析了摩擦因素、磨损率及磨损形貌,验证了工艺参数优化的可行性。最终,熔覆层平均硬度较基体提升2.2倍,磨损率较基体提升27%。工艺参数优化能够实现铁基合金粉末熔覆层表面硬度及耐磨性的显著提升,对熔覆修复27SiMn液压支架大有帮助。 展开更多

关键词 宽带熔覆 工艺参数 正交试验 摩擦磨损

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钛合金表面宽带激光熔覆梯度生物陶瓷复合涂层 被引量：27

7

作者 刘其斌 郑敏 +2 位作者 朱维东 李海涛 董闯 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期50-53,共4页

　为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在 Ti 6Al 4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和显微硬度进行了研究。结果表明:钙和氧元素主要分布在生物... 　为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在 Ti 6Al 4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和显微硬度进行了研究。结果表明:钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中。合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为 Ti(Al、P、Fe、V)相,白色共晶组织主要为 Fe2Ti4O +AlV3,白色颗粒为结晶析出的 Al3V0.333 Ti0.666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为 CaO、CaTiO3 和 HA,灰色相为β TCP及 Ca2Ti2O6,白色颗粒相为 TiO2。合金层的最高硬度为1600Hv0.2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300Hv0.2。 展开更多

关键词 钛合金 宽带激光熔覆 梯度生物陶瓷 复合涂层 组织 硬度

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宽带激光熔覆非晶合金涂层界面组织结构 被引量：4

8

作者 王彦芳 孙旭 +2 位作者 宋增金 李娟 石志强 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期61-65,共5页

目的提高材料的表面性能和开拓非晶涂层的应用。方法将Fe-Cr-Si-P非晶态合金粉末预涂覆于304L不锈钢基材表面,采用宽带激光熔覆技术制备非晶涂层。通过光学显微镜和扫描电镜分析涂层的微观组织结构和界面组织特征。采用FLUENT软件建立... 目的提高材料的表面性能和开拓非晶涂层的应用。方法将Fe-Cr-Si-P非晶态合金粉末预涂覆于304L不锈钢基材表面,采用宽带激光熔覆技术制备非晶涂层。通过光学显微镜和扫描电镜分析涂层的微观组织结构和界面组织特征。采用FLUENT软件建立宽带激光熔覆的流场模型,并模拟激光熔池内的流场分布。结果涂层组织具有明显的分层结构,涂层界面区为平面晶和外延树枝晶,涂层中部区域为大面积非晶区,涂层表面为等轴树枝晶,且界面外延生长层的高度随激光扫描速度的增大而减小。激光熔池的流动为对流机制,熔体流动速度在熔池中部出现了低谷,最大速度出现在熔池表面,在熔池下部流体也会出现一个速度峰值。峰值距熔池底端的距离随着扫描速度的增加而减小。结论宽带激光熔覆的Fe-Cr-Si-P涂层由非晶和树枝晶结晶相组成,涂层组织为分层结构。熔池底部峰值距熔池底端的距离随着扫描速度的增加而减小,且与外延生长层厚度的实测距离基本吻合。建立了激光工艺参数与外延生长层厚度的关系模型,为宽带激光熔覆大面积非晶涂层的可控制备提供了理论依据。 展开更多

关键词 不锈钢 宽带激光熔覆 非晶涂层 组织结构 界面组织 流场模拟

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宽带激光熔覆生物陶瓷梯度涂层及其生物活性 被引量：11

9

作者 刘栋 刘其斌 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期741-745,共5页

为了消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,提高涂层与基材的结合强度,采用宽带激光熔覆技术,在Ti-6Al-4V合金表面制备含HA+β-TCP的生物陶瓷梯度涂层(HA为羟基磷灰石)。利用OM、SEM和XRD对涂层形貌、相组成进行了研究,并... 为了消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,提高涂层与基材的结合强度,采用宽带激光熔覆技术,在Ti-6Al-4V合金表面制备含HA+β-TCP的生物陶瓷梯度涂层(HA为羟基磷灰石)。利用OM、SEM和XRD对涂层形貌、相组成进行了研究,并通过体外模拟体液浸泡实验考察了涂层的生物活性。结果表明:生物陶瓷梯度涂层分为基材、合金化层以及生物陶瓷层3个层次,且各梯度层的结合界面均为良好的化学冶金结合。稀土氧化物La2O3在激光熔覆生物陶瓷过程中具有诱导合成HA+β-TCP的作用,生物陶瓷涂层的生物活性与不同La2O3含量诱导合成HA+β-TCP的数量密切相关。当La2O3含量为0.6 wt.%时,合成HA+β-TCP的数量最多。当La2O3的添加量为0.6 wt.%时,涂层表面形成的类骨磷灰石数量最多;且经14天浸泡后的涂层明显比7天形成的类骨磷灰石数量多。 展开更多

关键词 宽带激光熔覆 生物陶瓷梯度涂层 稀土氧化物 生物活性

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宽带电弧熔覆层的缺陷控制 被引量：1

10

作者 张昕 姜海 +1 位作者 程华 孔德新 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期56-59,共4页

宽带电弧熔覆技术修复零部件,不可避免会产生裂纹,使修复部位的承载能力下降。为避免修复缺陷的产生,文中分析了熔覆裂纹产生的原因,采用38CrSi为基体材料,在熔覆材料Ni-Cr-B-WC中添加5%～8%的稀土元素Re,进行单道送粉熔覆。利用扫描电... 宽带电弧熔覆技术修复零部件,不可避免会产生裂纹,使修复部位的承载能力下降。为避免修复缺陷的产生,文中分析了熔覆裂纹产生的原因,采用38CrSi为基体材料,在熔覆材料Ni-Cr-B-WC中添加5%～8%的稀土元素Re,进行单道送粉熔覆。利用扫描电子显微镜(SEM)、硬度仪和显微硬度测试仪分别对获得的熔覆层进行显微组织观察、硬度及耐磨性等进行分析研究。结果表明,加入稀土元素后,可以细化熔覆层晶粒,柱状晶的产生范围减小,硬度增大,耐磨性提高近1倍。稀土元素的加入可以使熔覆层强韧性提高,脆性下降,减少裂纹倾向。 展开更多

关键词 宽带电弧熔覆 熔覆裂纹 稀土元素

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宽带激光熔覆WCp/Ni基合金梯度涂层的组织与性能 被引量：2

11

作者 朱维东 刘其斌 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期183-185,共3页

在 4 0Cr调质钢表面采用宽带激光熔覆铸造WCp/Ni基合金梯度复合涂层 ,对涂层组织和性能进行了测试分析 。

关键词 宽带激光熔覆 梯度复合陶瓷涂层 显微硬度 摩擦磨损

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宽带激光熔覆送粉喷嘴的结构设计与粉末流场研究 被引量：3

12

作者 陈茹 虞钢 +2 位作者 何秀丽 张越 李少霞 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2019年第5期614-619,共6页

设计一种新型的送粉喷嘴结构,适用于宽带激光熔覆和增材制造。该结构使用多通道出口有效降低粉末流在扫描方向的发散角,通过添加内部整流圆柱调整粉末流在垂直扫描方向上的浓度分布。采用离散相模型,研究该喷嘴结构输出的粉末流场。优... 设计一种新型的送粉喷嘴结构,适用于宽带激光熔覆和增材制造。该结构使用多通道出口有效降低粉末流在扫描方向的发散角,通过添加内部整流圆柱调整粉末流在垂直扫描方向上的浓度分布。采用离散相模型,研究该喷嘴结构输出的粉末流场。优化分流圆柱的尺寸,使该送粉喷嘴能够输出浓度分布均匀的宽带粉末流,并沉积出厚度均匀的宽带涂层。 展开更多

关键词 宽带激光熔覆 粉末流 喷嘴 结构设计 数值模拟

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不同Ca/P比粉末对宽带激光熔覆梯度生物陶瓷涂层组织结构的影响 被引量：4

13

作者 邓刚 李文飞 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2011年第1期147-152,共6页

采用梯度设计思想,利用宽带激光熔覆技术,在TC4合金表面分别熔覆Ca/P为1.4和1.5的CaH-PO4.2H2O+CaCO3混合粉末制备含羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH2),简称HA]、β-磷酸三钙[β-Ca3(PO42),简称β-TCP]的度生物陶瓷涂层.采用XRD、SEM等表征手... 采用梯度设计思想,利用宽带激光熔覆技术,在TC4合金表面分别熔覆Ca/P为1.4和1.5的CaH-PO4.2H2O+CaCO3混合粉末制备含羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH2),简称HA]、β-磷酸三钙[β-Ca3(PO42),简称β-TCP]的度生物陶瓷涂层.采用XRD、SEM等表征手段,研究不同Ca/P粉末配比对生物陶瓷涂层组织结构的影响.研究表明:由于P在激光条件下存在烧损现象,当Ca/P为1.5的粉末经激光熔覆后所生成的陶瓷组织较Ca/P较1.4结晶状态更好.不同Ca/P粉末以及CeO2的添加量对催化合成HA+β-TCP有着深刻的影响.当Ca/P=1.4,CeO2的添加量为0.4wt%时,催化合成HA+β-TCP的数量最多;而当Ca/P=1.5,CeO2的添加量在0.2～0.4wt%范围内,催化合成HA+β-TCP的量最多. 展开更多

关键词 钛合金 宽带激光熔覆 梯度涂层 Ca/P 组织结构

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