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激光冲击强化对增材制造镁合金表面完整性的影响
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作者 王文泉 赵新甜 +2 位作者 于文慧 郑宏宇 王宗申 《表面技术》 北大核心 2025年第11期173-183,共11页
目的改善增材制造镁合金的表面完整性。方法利用激光冲击强化技术对选区激光熔化制备的AZ91镁合金板材进行不同冲击次数的表面后处理。通过扫描电子显微镜与激光共聚焦显微镜、显微硬度测量和残余应力测试分析,分别评价增材制造镁合金... 目的改善增材制造镁合金的表面完整性。方法利用激光冲击强化技术对选区激光熔化制备的AZ91镁合金板材进行不同冲击次数的表面后处理。通过扫描电子显微镜与激光共聚焦显微镜、显微硬度测量和残余应力测试分析,分别评价增材制造镁合金的表面形貌及粗糙度、显微硬度和残余应力水平,并通过光学显微镜、电子背散射衍射和X射线衍射对增材制造镁合金的微观组织和气孔缺陷进行分析。结果激光冲击强化后,试样表面未熔颗粒及其团聚现象得到改善,表面区域平整光滑,粗糙度随冲击次数的增加逐渐降低(由初始的15.47μm降低至8.87μm),降幅约43%;表面显微硬度由103.04HV提高至160.81HV,提高幅度约为56%,截面显微硬度沿深度方向呈梯度分布且在冲击2次时最为显著,影响深度约为400μm;表面残余压应力由初始的3.52 MPa增至24.02 MPa。同时,激光冲击强化试样内部孔洞缺陷数量大幅下降且孔洞形态发生改变,并在近表层形成梯度微观结构与晶粒细化。结论在激光诱导的高温高压等离子体冲击波的力学效应与热效应的共同作用下,增材制造镁合金试样的表面完整性得到显著改善。 展开更多
关键词 激光冲击强化 选区激光熔化 增材制造 AZ91镁合金 表面完整性 缺陷调控
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GPTMS涂层与等离子体处理复合改性聚合物微流控通道
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作者 孙明凯 魏娟 +4 位作者 张振兴 孙腾飞 亓东锋 吴永玲 郑宏宇 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期58-65,共8页
为了提升聚合物材料的表面改性效果,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)涂层与等离子体处理相结合的方法,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯和聚碳酸酯5种常见聚合物材料的表面改性效果进行了... 为了提升聚合物材料的表面改性效果,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)涂层与等离子体处理相结合的方法,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯和聚碳酸酯5种常见聚合物材料的表面改性效果进行了研究。通过分析表面润湿性(接触角)、化学成分、粗糙度以及微流控通道中的流体流动性能及其时效性,探讨了该改性方法的机制和效果。结果表明,GPTMS涂层与等离子体处理(GP-Plasma)复合改性相较于等离子体处理能够显著提高这5种聚合物材料的表面亲水性和时效性,复合改性后聚合物材料表面接触角可降至接近0°,并在-15℃储存28 d后仍保持接触角低于20°。X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱分析表明,复合改性后PMMA材料的O/C原子比提升了约140%,并形成了Si—O—Si键。原子力显微镜结果表明GP-Plasma复合改性后PMMA材料的表面粗糙度相较于等离子体处理提升95%,进一步提升了表面润湿性。在微流控通道流动测试中,复合改性后PMMA样品的流体流动时间平均缩短64%,并实现了稳定的液体流动,显示出该复合改性技术在实际应用中的潜力。 展开更多
关键词 硅烷涂层与等离子体处理复合改性 润湿性 聚合物 微流控通道 时效性
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脉冲电流对AZ31镁合金激光冲击强化效果的影响
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作者 李进 胡鸿彪 +4 位作者 李博文 王文泉 赵新甜 郑宏宇 王宗申 《表面技术》 2025年第17期137-149,共13页
目的 改善镁合金的激光冲击强化效果。方法 借助外加电场辅助镁合金的激光冲击强化过程。通过表面形貌分析,显微硬度和残余应力的测量,室温单向拉伸实验及断口分析,金相组织观察和电子背散射衍射等,对比研究预处理和同步处理2种脉冲电... 目的 改善镁合金的激光冲击强化效果。方法 借助外加电场辅助镁合金的激光冲击强化过程。通过表面形貌分析,显微硬度和残余应力的测量,室温单向拉伸实验及断口分析,金相组织观察和电子背散射衍射等,对比研究预处理和同步处理2种脉冲电流施加方式,分析脉冲电流对激光冲击强化AZ31镁合金的表面完整性、力学性能、微观组织等的影响机理。结果 试样温度随着电流密度的增大而逐渐升高,并在90 A/mm^(2)时达到最大值,约为177.1℃。预处理试样的表面粗糙度约为9.1μm,同步处理试样的表面冲击凹坑分布更均匀,其粗糙度更低(约为7.5μm),试样的表面和截面的硬度均得到提高。退火态原始试样的表面残余应力状态表现为拉应力(约为24.8 MPa),经脉冲电流辅助激光冲击强化后转变为压应力(约为-40.0 MPa)。在电流密度为60 A/mm^(2)时,试样的拉伸性能较优,预处理试样的抗拉强度和屈服强度分别为306.2、273.5 MPa,同步处理试样的抗拉强度和屈服强度分别为298.3、269.5 MPa,断后伸长率分别为11.2%、18.7%。结论 在电-热-力多场耦合条件下,借助脉冲电流的热效应和电子风等非热效应,激光冲击强化AZ31镁合金的表面完整性得到改善,动态回复和再结晶过程得到加强,大角度晶界比例得到提高,晶粒细化效果更显著,残余压应力水平和力学性能进一步提升。 展开更多
关键词 激光冲击强化 脉冲电流 表面完整性 力学性能 微观组织 AZ31镁合金
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