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Cooperative effect of surface alloying and laser texturing on tribological performance of lubricated surfaces 被引量:5
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作者 万轶 熊党生 李建亮 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2010年第5期906-910,共5页
The cooperative effect of laser surface texturing(LST) and double glow plasma surface alloying on tribological performance of lubricated sliding contacts was investigated.A Nd:YAG laser was used to generate microdimpl... The cooperative effect of laser surface texturing(LST) and double glow plasma surface alloying on tribological performance of lubricated sliding contacts was investigated.A Nd:YAG laser was used to generate microdimples on steel surfaces. Dimples with the diameter of 150μm and the depth of 30-35μm distributed circumferentially on the disc surface.The alloying element Cr was sputtered to the laser texturing steel surface by double glow plasma technique.A deep diffusion layer with a thickness of 30μm and a high hardness of HV900 was formed in this alloy.Tribological experiments of three types of samples(smooth,texturing and texturing+alloying) were conducted with a ring-on-disc tribometer to simulate the face seal.It is found that,in comparison with smooth steel surfaces,the laser texturing samples significantly reduce the friction coefficient.Moreover,the lower wear rate of the sample treated with the two surface techniques is observed. 展开更多
关键词 laser surface texturing double glow plasma surface alloying technology carbon steel tribological performance lubricated surface
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Effect of laser textured surface with different patterns on tribological characteristics of bearing material AISI 52100 被引量:8
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作者 PAUL JOSHUA S DINESH BABU P 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第8期2210-2219,共10页
Chrome steels are used in bearings since they possess high strength and wear resistance.However,when those parts are in service,failure happens due to sliding friction before the lifetime.To improve the durability of ... Chrome steels are used in bearings since they possess high strength and wear resistance.However,when those parts are in service,failure happens due to sliding friction before the lifetime.To improve the durability of the American Iron and Steel Institute(AISI)52100 chromium steel,in this work,the effect of laser surface texturing(LST)was analyzed.With the different patterns of circle and ellipse comparing with the untextured samples,the wear behavior was investigated using the pin-on-disc tribometer.The lubricant used for wear analysis is semisolid lithium grease National Lubricating Grease Institute lubricant(SKF NLGI-3).Sliding wear analysis was conducted at different loads of 10 N,30 N and 50 N for the sliding speed of 750 r/min and 1400 r/min.The wear morphology was analyzed using a scanning electron microscope(SEM).The roughness of the samples was found using a white light interferometer.The effect of different patterns like circle and ellipse,alter the friction and wear properties of chromium alloy was observed compared with the untextured samples.LST shows considerable reduction in friction and wear for ellipsoidal pattern compared with the circular pattern because of wear debris and lubricant getting trapped. 展开更多
关键词 laser surface micro texturing AISI52100 3D surface roughness WEAR scanning electron microscopy
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Realization of laser textured brass surface via temperature tuning for surface wettability transition 被引量:2
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作者 Huangping Yan Mohamed Raiz B Abdul Rashid +2 位作者 Si Ying Khew Fengping Li Minghui Hong 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期587-592,共6页
Superhydrophobic surfaces have attracted extensive interests and researches into their fundamentals and potential applications.Laser texturing provides the convenience to fabricate the hierarchical micro/nanostructure... Superhydrophobic surfaces have attracted extensive interests and researches into their fundamentals and potential applications.Laser texturing provides the convenience to fabricate the hierarchical micro/nanostructures for superhydrophobicity.However,after laser texturing,long wettability transition time from superhydrophilicity to superhydrophobicity is a barrier to mass production and practical industrial applications.External stimuli have been applied to change the surface composition and/or the surface morphology to reduce wettability transition time.Herein,by temperature tuning,wettability transition of laser textured brass surfaces is investigated.Scanning electron microscopy and surface contact angle measurement are employed to characterize the surface morphology and wettability behavior of the textured brass surfaces.By low-temperature heating(100℃~150℃),partial deoxidation of the top Cu O layer occurs to form hydrophobic Cu_2O.Therefore,superhydrophobicity without any chemical coating and surface modification could be achieved in a short time.Furthermore,after low-temperature heating,the low adhesive force between the water droplet and the sample surface is demonstrated for the laser textured brass surface.This study provides a simple method to fabricate the micro/nanostructure surfaces with controllable wettability for the potential applications. 展开更多
关键词 纳米结构 激光技术 发展现状 润湿性
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表面织构对H13模具钢激光熔覆残余应力影响分析 被引量:2
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作者 赵昌龙 于子策 +3 位作者 杜伟龙 张自豪 白宇阳 张书豪 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期21-27,共7页
在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力... 在H13模具钢多层激光熔覆过程中,通过预置表面织构以降低激光熔覆后模具钢熔覆层的残余应力,减少其裂纹的产生。首先,对待加工表面进行预处理,预置正方形表面织构,并利用Ansys软件APDL语言模拟激光熔覆过程,对熔覆过程中的温度场和应力场进行了耦合分析研究;其次,结合正交实验模拟结果研究预置织构对激光熔覆层温度场和残余应力的影响;最后,进行实验测定。研究结果表明,对正交仿真实验结果进行均值化分析可知,最优熔覆参数为激光功率P=400 W,扫描速率v=20 mm/s,激光光斑半径R=0.8 mm,影响熔覆层残余应力的影响程度顺序依次为激光功率>激光光斑半径>扫描速率。将最优参数下有、无织构的仿真及实际加工结果进行对比,仿真结果中有织构激光熔覆后工件表面的残余应力降低了25.96%,实际熔覆后有织构工件表面的残余应力18.55%。因此通过在H13模具钢基体表面预置织构的方法,可以降低熔覆层残余应力,从而减少或消除裂纹的产生,在利用激光熔覆进行模具再制造过程中可以起到积极有效的作用。 展开更多
关键词 残余应力 激光熔覆 表面织构 有限元分析 H13模具钢
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激光冲击强化与表面织构协同作用对活塞环-缸套副摩擦性能的影响
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作者 钟林 陈俊名 +3 位作者 王国荣 康桂蓉 魏刚 廖文玲 《表面技术》 北大核心 2025年第11期63-73,共11页
目的针对储气库压缩机活塞环-缸套副的磨粒磨损和黏着磨损失效,创新性地提出利用激光冲击强化与表面织构协同来提升PTFE/42CrMo活塞环缸套副的润滑及耐磨性能的新方法。方法针对42CrMo缸套试样,首先采用脉冲能量为5 J、光斑直径为3 mm... 目的针对储气库压缩机活塞环-缸套副的磨粒磨损和黏着磨损失效,创新性地提出利用激光冲击强化与表面织构协同来提升PTFE/42CrMo活塞环缸套副的润滑及耐磨性能的新方法。方法针对42CrMo缸套试样,首先采用脉冲能量为5 J、光斑直径为3 mm、脉冲宽度为10 ns、搭接率为50%的激光工艺参数进行冲击强化处理;其次,在冲击强化后的42CrMo试样表面,采用激光烧蚀出直径约800μm、深度约100μm、面积比20%的均布圆形凹坑。基于UMT高频线性往复模块,在模拟载荷200 N、频率5 Hz、固相粉尘粒径10~20μm、质量分数1%的ISO VG 32润滑油浸没环境下,开展PTFE/42CrMo活塞环缸套副单元摩擦磨损试验研究,以摩擦因数、磨损量和磨损形貌等特征综合分析评价织构、激光冲击强化和二者协同作用下配对副的摩擦学性能。结果在模拟测试工况下,未作处理试样的平均摩擦因数为0.1406,总磨损量为1.188 mg,而经激光冲击强化与表面织构协同作用后,试样的平均摩擦因数为0.0699,总磨损量为0.670 mg,协同作用可使PTFE/42CrMo活塞环缸套副的摩擦因数降低约50%,耐磨性能提升了约43%,主要归因于织构可捕捉储存磨损产生的磨粒及激光强化可降低黏着磨损的协同作用,另一方面,激光冲击强化作用产生的表面残余压应力能够中和激光烧蚀织构区域的部分残余拉应力,从而有效消除了织构边缘的热效应缺陷,表面硬度的提升有效提升了配对副的抗磨性能。结论该研究为储气库压缩机复杂介质条件下活塞环-缸套副润滑及耐磨性能的提升提供了创新的解决思路。 展开更多
关键词 PTFE/42CrMo摩擦副 激光冲击强化 表面织构 协同作用 摩擦性能
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基于矩形面积法的激光表面织构润湿性研究 被引量:1
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作者 周耀 郑凯雯 +2 位作者 徐松松 冯绪琛 李岩 《表面技术》 北大核心 2025年第4期191-200,共10页
目的获取减摩性能优异的织构化表面,研究织构参数对润湿性的影响。方法基于Wenzel模型提出了矩形面积法,设计了菱形、圆形和方形3种微坑织构。以菱形的对角线、圆形的直径和方形的边长为微坑尺寸,利用光纤激光器在316L不锈钢表面加工出... 目的获取减摩性能优异的织构化表面,研究织构参数对润湿性的影响。方法基于Wenzel模型提出了矩形面积法,设计了菱形、圆形和方形3种微坑织构。以菱形的对角线、圆形的直径和方形的边长为微坑尺寸,利用光纤激光器在316L不锈钢表面加工出微坑尺寸为0.1、0.2、0.4 mm,间距为0.1、0.2、0.4 mm的菱形、圆形、方形微坑织构,即3(尺寸)×3(间距)×3(形状),共27组。采用悬滴法,使用接触角测量仪测量了光滑平面以及微坑织构表面的接触角。通过Wenzel模型计算得到其表面粗糙度因子。通过矩形面积法对不同微坑织构表面粗糙因子建立了不同的数学模型。基于该模型分析了织构形貌、尺寸和间距对表面粗糙因子的影响。对水滴接触角测试结果与矩形面积法模型预测值进行了定量分析,在矩形面积法理论中引入了修正因子K,建立了相关的回归方程(R^(2)=0.9975),从而完善了粗糙度因子预测模型。结果接触角测试所得织构化表面润湿性的变化趋势与矩形面积法分析的规律一致。当尺寸和形貌不变时,随着间距增大,润湿性随之减弱;在粗糙度系数相等的情况下,矩形包含的织构面积越大,润湿性越强;当尺寸与间距相同时,润湿性最强。在实验范围内,尺寸为0.1 mm、间距为0.4 mm的方形微坑织构的润湿性最强,其水滴接触角为30.6°。结论矩形面积法对于预测织构化表面润湿性具有可行性,该方法可以减少测试量,用理论来优化织构化表面润湿性,为加工具备优异润湿性的织构化表面提供了参考依据和优化方法。 展开更多
关键词 润湿性 激光技术 微织构 亲水性 表面粗糙因子 接触角
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LiFePO_(4)电极表面织构化设计与表面润湿性研究
7
作者 于凯 王守仁 王英姿 《表面技术》 北大核心 2025年第4期180-190,共11页
目的提高锂离子电池电极表面的润湿性,改善锂离子扩散动力学,进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO_(4)电极表面制备沟槽织构,借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X射... 目的提高锂离子电池电极表面的润湿性,改善锂离子扩散动力学,进一步探究织构对电极表面润湿性的影响规律。方法通过超快脉冲激光技术在LiFePO_(4)电极表面制备沟槽织构,借助扫描电子显微镜、非接触式三维光学轮廓仪、接触角测量仪、X射线光电子能谱等测试手段,系统研究了织构对电极表面形貌和润湿性的影响。此外,使用电池测试系统和恒电位仪评估了锂离子电池放电性能和锂离子扩散动力学。结果织构电极表面的润湿性得到了显著改善,接触角降低至7.1°,润湿时间缩短至6 s,扩散面积增加至26.52 mm^(2),润湿过程表现出各向异性。仿真结果证明电解液在织构电极表面处于Wenzel润湿状态,并且拟合得到的接触角方程能较好地解释接触角的变化趋势。织构化电池在0.5 C下的容量保持率从58.4%提高到99.4%,显示出最大的锂离子扩散系数(2.67×10^(-13) cm^(2)/s)。结论织构对电极表面润湿性的改善具有显著效果,并且接触角与织构深径比呈负相关;激光烧蚀增加了电极的表面能,而C=O是提高电极表面亲液性的关键因素;电极材料的进一步润湿改善了锂离子扩散动力学,提高了锂离子电池放电性能,为制备高性能的锂离子电池提供了一定的指导。 展开更多
关键词 表面织构 锂离子电池 润湿性 磷酸铁锂 超快脉冲激光 刻蚀形貌 接触角
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表面织构技术的研究进展
8
作者 宋德琨 章健 +1 位作者 刘敬 王廷宣 《热加工工艺》 北大核心 2025年第6期17-20,27,共5页
在材料表面加工特定形状、尺寸和分布的微观结构,可达到减摩、减阻、润滑、降噪的目的。总结了表面织构技术在减摩、减阻和降噪方面的研究成果以及在机械加工、医学等领域的应用,综述了织构的关键设计参数对材料表面性能的影响,介绍了... 在材料表面加工特定形状、尺寸和分布的微观结构,可达到减摩、减阻、润滑、降噪的目的。总结了表面织构技术在减摩、减阻和降噪方面的研究成果以及在机械加工、医学等领域的应用,综述了织构的关键设计参数对材料表面性能的影响,介绍了激光加工技术在表面织构制备中的应用,探讨了激光加工工艺参数对表面织构的几何特征和表面硬度的影响。最后展望了表面织构技术的发展方向。 展开更多
关键词 表面织构 参数设计 减摩减阻 激光加工
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激光织构复合等离子体表面处理对PA66胶接性能的作用机理研究
9
作者 薛景辉 高东 +1 位作者 张桂 周王凡 《表面技术》 北大核心 2025年第9期204-213,259,共11页
目的提高聚酰胺66(PA66)的胶接强度。方法利用脉冲激光在PA66板材表面进行激光织构,再对激光织构后的PA66板进行等离子体表面处理,通过单搭接拉伸剪切试验评价胶接强度。通过激光共聚焦显微镜观察分析表面形貌,利用X射线光电子能谱仪分... 目的提高聚酰胺66(PA66)的胶接强度。方法利用脉冲激光在PA66板材表面进行激光织构,再对激光织构后的PA66板进行等离子体表面处理,通过单搭接拉伸剪切试验评价胶接强度。通过激光共聚焦显微镜观察分析表面形貌,利用X射线光电子能谱仪分析PA66表面的元素分布,并通过测量接触角研究PA66表面的润湿性。结果未经表面改性的PA66的胶接强度为0.44 MPa。激光织构的最佳参数为激光功率P=7 W、线间距h=50μm、扫描速度v=1500 mm/s,等离子体表面处理的最佳参数为功率P=750 W、喷头高度H=11 mm、喷涂速度v=2 mm/s,在此参数下经激光织构和等离子体表面处理后其胶接强度分别提高到6.58 MPa和7.45 MPa。经激光织构复合等离子体表面处理后,胶接强度为8.67 MPa,相较于激光织构处理和等离子体表面处理分别提高了31.76%、16.38%。同时,相较于单等离子体表面处理,采用复合处理具有更好的工艺稳定性。经复合处理后,PA66的表面粗糙度显著提升,表面含氧量从2.92%提高到28.47%,表面接触角从89.7°降至13.9°。结论通过激光织构在PA66表面制备了周期性沟槽结构,通过等离子体处理在PA66表面引入了大量的极性基团和含氧基团,在机械互锁力、对胶黏剂的吸附能力和化学键合力的协同作用下,PA66的胶接强度显著提升。 展开更多
关键词 PA66 激光织构 等离子体表面处理 胶接强度 接触角 元素分析
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表面织构对内燃机凸轮滚轮机构滑差特性的影响
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作者 许磊宇 郭峰 +1 位作者 高园杰 李书义 《润滑与密封》 北大核心 2025年第4期80-88,共9页
设计3种不同深度和面积分布率的矩阵圆柱织构,通过飞秒激光复合织构加工系统在销轴表面进行织构处理,采用自主搭建的凸轮滚轮滑差特性测量试验台,研究销轴表面织构在不同试验工况下对内燃机凸轮滚轮打滑特性的影响。结果表明:在充分供油... 设计3种不同深度和面积分布率的矩阵圆柱织构,通过飞秒激光复合织构加工系统在销轴表面进行织构处理,采用自主搭建的凸轮滚轮滑差特性测量试验台,研究销轴表面织构在不同试验工况下对内燃机凸轮滚轮打滑特性的影响。结果表明:在充分供油时,使用不同深度和面积分布率的矩阵圆柱织构销轴对于减少滚轮打滑的效果不同,但在高温高速情况下,不同深度和面积分布率的表面织构对于减少滚轮打滑的效果相差不大,因此应选择合适深度和面积分布率的表面织构进行加工处理;在限量供油时,使用无织构的销轴,滚轮打滑率会随时间增长而急速增大,而使用织构化处理的销轴,滚轮打滑率会随时间增长而缓慢下降或保持稳定;在2种不同供油条件下,使用表面织构处理的销轴均可以明显抑制滚轮打滑,并且选择较大深度和面积分布率的表面织构时其抑制滚轮打滑的效果更好。 展开更多
关键词 表面织构 内燃机配气机构 凸轮-滚轮机构 激光加工 滚轮打滑
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内燃机活塞环材料及表面处理技术研究现状与发展趋势 被引量:2
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作者 刘伟 谭泽飞 +5 位作者 陈文刚 戴一帆 袁浩恩 程家豪 魏北朝 周意皓 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期36-49,共14页
活塞环是内燃机中重要的零部件之一,该部件的摩擦损耗占内燃机总摩擦损失的26%。因此,活塞环材料的选用及其表面处理研究对于优化提升内燃机性能、延长服役寿命具有重要意义。简单介绍并总结了内燃机活塞环常用材料及其发展趋势,详细综... 活塞环是内燃机中重要的零部件之一,该部件的摩擦损耗占内燃机总摩擦损失的26%。因此,活塞环材料的选用及其表面处理研究对于优化提升内燃机性能、延长服役寿命具有重要意义。简单介绍并总结了内燃机活塞环常用材料及其发展趋势,详细综述了激光表面织构技术、表面涂层技术以及表面复合技术在内燃机活塞环减摩抗磨方面的研究和应用现状。其中,激光表面织构技术(LST)可起到接纳磨屑、保持油膜等作用,从而降低活塞环表面摩擦和磨损,但由于织构形貌和几何参数特征对摩擦学性能的影响较为复杂,仍需结合实际工况进一步研究并优化。以镀铬、热喷涂、气相沉积及激光熔覆为代表的涂层技术也常用于活塞环的表面强化处理,但涂层材料种类繁多,难以形成统一的行业标准进而规模应用。此外,通过合理复合多种表面处理技术,比如微弧氧化与电泳沉积复合、超声滚压与离子渗氮技术复合、磁控溅射和低温离子渗硫复合等,可实现优势互补、发挥协同作用,有效改善接触表面的摩擦性能,为活塞环的减摩增寿研究开拓了新的思路。最后对未来活塞环材料开发应用及其减摩抗磨方面的研究发展进行了展望。 展开更多
关键词 活塞环 减摩抗磨 激光表面织构 表面涂层 复合处理
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基于响应面法的Ni60/WC涂层表面织构皮秒分束工艺参数预测研究 被引量:1
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作者 钟林 伍小龙 +8 位作者 王国荣 罗敏敏 王紫萱 魏刚 王杰 冷晓栋 曾秦涛 张文超 敬佳佳 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期167-179,共13页
目的实现六分束激光在Ni60/WC涂层表面烧蚀目标织构激光加工工艺参数的精确选择。方法基于CCD响应面法,设计在不同的激光工艺参数下对Ni60/WC涂层表面进行织构烧蚀试验,以激光频率、扫描次数、扫描速度为影响因素,以圆凹坑织构直径、深... 目的实现六分束激光在Ni60/WC涂层表面烧蚀目标织构激光加工工艺参数的精确选择。方法基于CCD响应面法,设计在不同的激光工艺参数下对Ni60/WC涂层表面进行织构烧蚀试验,以激光频率、扫描次数、扫描速度为影响因素,以圆凹坑织构直径、深度及由其直径和深度综合加权所得的综合目标为响应目标,建立目标织构所需激光工艺参数的预测模型,以织构直径、深度及综合目标作为优化条件,对预测模型进行实验验证。结果扫描次数对织构直径的影响最显著,单个脉冲光斑上所聚集的能量大小是影响织构直径误差的关键因素。对织构深度影响最显著为扫描次数和频率,织构深度与扫描次数、频率呈正相关,不同因素间的交互作用是影响织构加工结果的关键。通过对预测模型所优选的参数进行实验验证发现,以织构直径和深度、综合目标建立的预测模型优选工艺参数所加工圆凹坑织构的质量评价指标与其预测指标的误差率分别为19.37%、3.57%。功率为6 W时,六分束激光加工最优工艺参数为速度5500 mm/s、频率400 kHz、扫描2次。结论通过综合目标建立的Ni60/WC涂层表面圆凹坑织构六分束激光加工参数优选预测模型精确程度较高,能够实现Ni60/WC涂层表面加工所需织构激光参数的准确预测,为涂层表面织构加工激光参数精确选择提供了理论依据。 展开更多
关键词 皮秒激光 分束激光加工 Ni60/WC 圆凹坑织构 CCD响应面法 参数预测
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SUS304不锈钢与PCCF30的激光连接增强工艺参数建模与优化
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作者 陈寒松 梁怀志 王霄 《热加工工艺》 北大核心 2024年第24期67-75,共9页
针对SUS304不锈钢与PCCF30(30%短碳纤维增强聚碳酸酯)激光直接连接接头剪切强度较低的问题,在SUS304不锈钢与PCCF30之间添加PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)中间层,同时对不锈钢表面进行激光织构预处理,以提高304不锈钢与PCCF30之间激光连接... 针对SUS304不锈钢与PCCF30(30%短碳纤维增强聚碳酸酯)激光直接连接接头剪切强度较低的问题,在SUS304不锈钢与PCCF30之间添加PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)中间层,同时对不锈钢表面进行激光织构预处理,以提高304不锈钢与PCCF30之间激光连接接头的强度。采用响应面法建立激光直接连接工艺参数和表面织构预处理工艺参数与接头剪切强度及织构预处理时间之间的数学模型,分析了各工艺参数组合对接头剪切强度的交互式影响。结果表明,激光直接连接功率-织构扫描次数、激光直接连接功率-激光连接速度对接头剪切强度的影响较大;模型验证及优化结果验证表明,所建模型的预测值与试验值较为吻合,模型可靠。 展开更多
关键词 激光直接连接 PET中间层 激光表面织构 工艺参数优化
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激光冲击强化9Cr18钢及协同制备表面微坑研究
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作者 陈秀玉 林郁茹 +5 位作者 李科林 陈俊英 蒋清山 方芳 许志龙 黄国钦 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期193-204,共12页
目的探索9Cr18钢经激光冲击强化后,二次激光冲击制备表面微坑的可行性和相关工艺。方法利用不同工艺参数对9Cr18钢试样进行单点冲击,使用激光共聚焦对单点冲击诱导的微坑进行轮廓形貌检测,使用显微硬度仪测量微坑区域的硬度;通过激光冲... 目的探索9Cr18钢经激光冲击强化后,二次激光冲击制备表面微坑的可行性和相关工艺。方法利用不同工艺参数对9Cr18钢试样进行单点冲击,使用激光共聚焦对单点冲击诱导的微坑进行轮廓形貌检测,使用显微硬度仪测量微坑区域的硬度;通过激光冲击对9Cr18钢进行全覆盖表面强化,并进行二次激光冲击,以制备表面微坑。结果对于单点冲击,表面凹坑深度随着激光冲击能量的增大而增大,并非呈线性增大。当冲击能量为12 J时,凹坑深度达到38.39μm。对于同能量单点双次冲击,其凹坑深度比单点冲击大。当冲击能量为12 J时,双次冲击深度最大达到49.05μm。在能量梯度叠加冲击时,以6 J为第1次冲击能量,将第2次冲击能量提高到12 J,此时凹坑深度达到58.61μm。对于不同脉宽冲击,在脉宽为26 ns时,不同能量冲击的凹坑深度均达到最深。经激光冲击强化后,采用不同能量进行二次冲击,在能量为12 J时凹坑深度为19.79μm。采用不同脉宽进行二次冲击,在脉宽为22、26 ns时,凹坑深度为13.61μm。结论表面微坑的深度随着能量、脉冲宽度和冲击次数的增加而增加;表面微坑的硬度随着能量和次数的增加而增大,硬度随着脉宽的增加呈先减小后增大的趋势;采用激光冲击工艺协同处理,可以强化9Cr18钢表面,并制备出一定深度的微坑,可为激光冲击对9Cr18钢的强化及表面织构化提供理论指导和工艺基础。 展开更多
关键词 9Cr18钢 激光诱导 表面织构 表面形貌 激光参数
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SLM成形表面织构对TC4钛合金干摩擦磨损性能的影响
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作者 冯青源 田斌 +2 位作者 黄志刚 王子妍 冉志勇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期87-94,共8页
基于一步法思路,采用金属3D打印机基于激光选区熔化(SLM)技术制备表面带有凹坑织构的TC4钛合金试样,采用光学相机、超景深显微镜和扫描电镜观察织构成形情况,利用激光共聚焦位移测试仪和显微维氏硬度计分别测试表面粗糙度和表面硬度,在... 基于一步法思路,采用金属3D打印机基于激光选区熔化(SLM)技术制备表面带有凹坑织构的TC4钛合金试样,采用光学相机、超景深显微镜和扫描电镜观察织构成形情况,利用激光共聚焦位移测试仪和显微维氏硬度计分别测试表面粗糙度和表面硬度,在干摩擦条件下采用摩擦磨损试验仪考察不同载荷下织构密度对TC4钛合金试样摩擦学性能的影响,并使用扫描电镜对摩擦实验前后的表面形貌进行分析。研究结果表明:一步法SLM成形能够在TC4钛合金表面获得成形良好的直径500μm的织构;随着织构密度的提高,钛合金试样表面粗糙度增大,表面硬度有所降低;干摩擦条件下,提高TC4钛合金试样织构密度有利于磨屑的收集从而减少试样的三体磨损,提高载荷有利于改善摩擦副接触状态;5 N载荷下40%织构密度试样的平均摩擦因数和磨痕宽度均最小,与无织构试样相比,平均摩擦因数和磨痕宽度分别降低12%和16%;40%织构密度下,载荷提高会引起摩擦因数的降低和磨损量增大,磨损表面犁沟和片状剥落增多。在干摩擦条件下,3D打印一步法制备的表面织构可以显著改善TC4钛合金的磨粒磨损和黏着磨损。 展开更多
关键词 选区激光熔化 钛合金 表面织构 织构密度 干摩擦磨损性能
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基于激光表面织构提升钢材与木材间粘接强度 被引量:4
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作者 林宇杰 柏亚双 +1 位作者 徐国林 李洪毅 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期216-224,共9页
胶接钢-木组合构件中,受胶黏剂在钢材表面附着力弱的制约,钢材和木材的粘接强度不高。为改善胶黏剂在钢材上的粘附能力,提出采用激光在钢材表面形成微织构增加胶黏剂与钢材接触面积及嵌入深度。通过单搭接剪切试验,探究织构形状(方形凹... 胶接钢-木组合构件中,受胶黏剂在钢材表面附着力弱的制约,钢材和木材的粘接强度不高。为改善胶黏剂在钢材上的粘附能力,提出采用激光在钢材表面形成微织构增加胶黏剂与钢材接触面积及嵌入深度。通过单搭接剪切试验,探究织构形状(方形凹坑、竖向沟槽、横向沟槽)对钢材和木材粘接强度的影响;借助激光共聚焦轮廓仪检测钢材表面粗糙度和织构深度,采用扫描电镜(SEM)观察激光处理后钢材表面形貌特征及断口特征,基于检测数据构建有限元模型,探究织构形状对钢材和木材间胶层应力分布影响;总结钢材表面织构对钢材和木材粘接强度影响规律和机制。结果表明:钢材表面织构能有效提升钢材和木材粘接强度;织构形状对钢材和木材粘接强度起决定性作用;在相同激光设置参数和相同织构设计参数(宽度和间距)下,沟槽织构比方形织构更有利于增加胶黏剂与钢材粘结强度;织构周围存在的激光熔融物有利于提高胶黏剂与钢材粘结强度。研究成果可为提高钢材和木材间粘接强度提供技术支撑,也为织构在胶接型钢-木组合构件中的应用与设计提供新思路。 展开更多
关键词 激光表面处理 微织构 粘接强度 胶接钢-木组合构件
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激光表面织构技术调控材料摩擦学性能的研究进展 被引量:2
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作者 李文轩 段海涛 +4 位作者 李国政 詹胜鹏 章武林 马利欣 贾丹 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期85-101,157,共18页
表面织构是提高工程材料摩擦学性能有效的表面改性方法之一。近年来多种表面织构技术已被应用于提高材料表面减摩耐磨性能,而在众多表面织构化技术中,激光表面织构技术由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点而被广泛应用。综... 表面织构是提高工程材料摩擦学性能有效的表面改性方法之一。近年来多种表面织构技术已被应用于提高材料表面减摩耐磨性能,而在众多表面织构化技术中,激光表面织构技术由于具有加工速度快、生产效率高、可控性好等优点而被广泛应用。综述了激光表面织构的最新进展及应用,讨论了目前激光表面织构技术存在的问题及解决方法,总结了3种不同加工原理下的激光处理方法存在的问题,包括形状参数难控制、精度较差及灵活性较低等,并介绍了液相辅助加工技术在激光表面织构技术中的应用,同时分析了不同工艺参数包括密度、形状及深度等对材料摩擦学性能的影响。综述了激光表面织构技术复合涂层技术的研究现状,其中激光表面织构与非金属或金属涂层复合,包括氧化石墨烯填充PTFE涂层复合激光表面织构、复合热丝化学气相沉积增强激光表面织构、复合电液雾化增强激光表面织构及复合激光熔覆技术增强激光表面织构。总结了激光表面织构技术结合不同润滑技术对材料摩擦学性能的影响。最后展望了激光表面织构在各个领域的未来发展方向。 展开更多
关键词 激光加工 表面织构 摩擦性能 涂层复合 工艺参数
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考虑时变效应的织构缸套润滑性能分析及试验研究
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作者 王林森 王海霞 +4 位作者 纪敬虎 尤凤翔 刘庆升 王槐生 李东亚 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期71-77,共7页
内燃机缸孔内的时变效应和气压变化对活塞环受力影响不可忽略,而织构形貌参数对发动机油耗性能的影响也有待深入研究。为此,构建考虑时变效应和缸内气体压力变化的织构化缸套-活塞环摩擦副的流体动压润滑模型,采用多重网格法求解模型获... 内燃机缸孔内的时变效应和气压变化对活塞环受力影响不可忽略,而织构形貌参数对发动机油耗性能的影响也有待深入研究。为此,构建考虑时变效应和缸内气体压力变化的织构化缸套-活塞环摩擦副的流体动压润滑模型,采用多重网格法求解模型获得润滑油膜压力分布规律,进而获得缸套-活塞环间的最小油膜厚度和摩擦力,并针对装配织构缸套的发动机开展台架试验。计算结果表明:缸内气体压力变化影响活塞环径向受力,时变效应使缸套-活塞环受挤压效应的影响;织构化缸套能够增加润滑油膜厚度、减少摩擦力,当微凹坑深度为4~7μm,织构面积密度较小如为5%、10%时,能够获得较佳的最小油膜厚度与摩擦力值。台架试验表明,与原发动机相比,装配织构缸套的发动机油耗性能明显改善,在中高转速下燃油耗降幅较为显著,油耗最大下降14.5%,而24 h机油耗减少26.48%。 展开更多
关键词 表面织构 缸套-活塞环 润滑性能 台架试验 油耗
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液体辅助激光加工织构及表面摩擦特性研究
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作者 黄珂 杨发展 +3 位作者 扈伟昊 林云龙 杨宇 刘朝伟 《机床与液压》 北大核心 2024年第2期62-67,共6页
为了缓解切削加工钛合金等难加工材料过程中存在的刀具磨损等问题,采用激光器分别在空气介质和液体辅助条件下在YG6硬质合金刀具表面加工直线沟槽织构,在UMT直线往复摩擦磨损试验机上测试了不同工艺加工所得织构刀具的摩擦及磨损性能,... 为了缓解切削加工钛合金等难加工材料过程中存在的刀具磨损等问题,采用激光器分别在空气介质和液体辅助条件下在YG6硬质合金刀具表面加工直线沟槽织构,在UMT直线往复摩擦磨损试验机上测试了不同工艺加工所得织构刀具的摩擦及磨损性能,通过体视显微镜对磨损形貌进行表征分析,采用计算流体力学方法对试验进行模拟仿真,并结合流体动力学分析,探究织构刀具在润滑条件下的减摩机制。结果表明:激光加工工艺显著影响硬质合金刀具表面在切削液润滑条件下的摩擦磨损行为,液体辅助激光加工所得织构表面表现出较好的抗摩擦磨损性能,摩擦因数相对于无织构刀具表面降低了78.2%,主要是由于在摩擦过程中刀具-工件接触区的油膜产生了较好的楔形效应,改善了摩擦过程中的润滑状态,提高了摩擦学性能。 展开更多
关键词 表面织构 液体辅助激光加工 摩擦磨损 动压润滑
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激光织构-离散硬化复合处理50CrMo4钢的组织性能研究
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作者 张华飞 纪敬虎 +1 位作者 何玉洋 安哲 《热加工工艺》 北大核心 2024年第22期40-45,50,共7页
为探究表面织构对激光离散硬化效果的影响规律,对不同织构参数50CrMo4钢表面进行激光离散硬化处理,通过光学显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪以及显微硬度仪分析了硬化点的尺寸、显微组织、物相以及硬度。结果表明:激光束在织构内... 为探究表面织构对激光离散硬化效果的影响规律,对不同织构参数50CrMo4钢表面进行激光离散硬化处理,通过光学显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪以及显微硬度仪分析了硬化点的尺寸、显微组织、物相以及硬度。结果表明:激光束在织构内部会进行漫反射促进材料对激光的二次吸收,有利改善了材料对激光束的吸收率,使得硬化点直径比未织构表面提高8.5%、深度提高22.7%;硬化区域随着织构的深度、密度的增加而增加,织构密度的影响更为明显;织构表面淬硬层的马氏体组织更细,将硬化区域的平均硬度提高4.3%。 展开更多
关键词 表面织构 激光离散硬化 漫反射 吸收率
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