高端激光制造装备省部共建协同创新中心(浙江工业大学)

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作者 无 《机电工程》 CAS 北大核心 2020年第5期F0004-F0004,共1页

高端激光制造装备省部共建协同创新中心(以下简称"中心")依托浙江工业大学,在省级协同创新中心建设的基础上于2019年被教育部批准立项建设,成为浙江工业大学的第二个国家级协同创新中心。中心根据"以高端激光制造技术链... 高端激光制造装备省部共建协同创新中心(以下简称"中心")依托浙江工业大学,在省级协同创新中心建设的基础上于2019年被教育部批准立项建设,成为浙江工业大学的第二个国家级协同创新中心。中心根据"以高端激光制造技术链为纽带、以需求导向、以任务牵引"的协同原则,构建了激光制造工艺技术、激光制造核心部件及激光制造智能化装备三个协同创新方向。 展开更多

关键词 浙江工业大学 激光制造 技术链 协同创新中心 需求导向 任务牵引 协同原则 立项建设

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WC-Ni金属陶瓷激光辅助射流电化学加工去除机理

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作者 郑亚风 王贺超 +5 位作者 黄天天 马勇博 田懿 王晔 吴国龙 姚建华 《表面技术》 北大核心 2025年第11期130-143,共14页

目的探讨激光辅助射流电化学加工(LAJECM)过程中激光对WC-Ni金属陶瓷材料组织钝化的影响,并阐明其材料去除机理。方法在中性电解液中开展LAJECM实验,并结合电化学测试、激光共聚焦显微镜、示波器、扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱(EDS)... 目的探讨激光辅助射流电化学加工(LAJECM)过程中激光对WC-Ni金属陶瓷材料组织钝化的影响,并阐明其材料去除机理。方法在中性电解液中开展LAJECM实验,并结合电化学测试、激光共聚焦显微镜、示波器、扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱(EDS)等分析方法。结果在激光辐照作用下,加工截面轮廓从“W”形转变成“U”形,提高了加工深度和定域性,材料去除率和加工电流增大,加工表面质量得到改善。激光加速了钝化层的脱落,促进了材料的均匀溶解。同时,在激光辐照下,表面钝化层组织的成分发生了变化,WO_(3)的比例降低,而WC的比例升高。结论在JECM过程中,同时发生了溶解和钝化,Ni相优先溶解,而WC易被氧化生成钝化层。在LAJECM过程中,激光诱导的冲击力效应导致阳极平衡电位发生阴极偏移,增大了加工电流密度;激光的热效应使得电解液的温度急剧升高,导致水分蒸发和盐浓度增加,从而加快了电化学反应速率;激光热-力耦合作用共同促进了物质的传递,使离子加速通过表面钝化层,并渗透至基体,进而削弱了钝化层与基体的结合力,加速了钝化层的脱落,促进了材料的均匀溶解。在激光脉冲间歇期,电化学反应重新主导加工过程,加速了钝化层的再生,加工区域呈现钝化层破坏与再生交替进行的动态平衡,实现了材料的持续高效去除。 展开更多

关键词 金属陶瓷 去材加工 激光辅助射流电化学加工 钝化层 去除机理

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激光再制造技术与应用发展研究 被引量：27

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作者 姚喆赫 姚建华 向巧 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2020年第3期63-70,共8页

激光再制造技术作为制造技术创新的前沿领域,深刻改变着高端装备的设计与运行方式,是绿色再制造的重要支撑技术,是促进制造产业可持续发展的重要力量。本文从激光再制造技术的宏观需求入手,梳理了激光再制造技术的发展及应用现状,凝练... 激光再制造技术作为制造技术创新的前沿领域,深刻改变着高端装备的设计与运行方式,是绿色再制造的重要支撑技术,是促进制造产业可持续发展的重要力量。本文从激光再制造技术的宏观需求入手,梳理了激光再制造技术的发展及应用现状,凝练了激光再制造技术和产业在发展过程中面临的挑战,进而提出了面向2025年、2035年以及2050年的分阶段发展目标。针对当前我国激光再制造技术在专用材料、核心器件、再制造理念与标准体系等方面存在的问题与挑战,研究提出:加强战略层面的积极引导;构建激光增材再制造材料基因组体系;完善标准化体系和高层次应用型人才培养体系;加大应用推广力度,引导行业整合;建立合作平台,加快关键共性技术创新发展,为激光再制造技术及其产业发展提供支撑。 展开更多

关键词 激光再制造 多能场 现场再制造 全生命周期

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激光增材再制造IN939修复区显微组织与拉伸性能研究 被引量：14

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作者 夏国俊 姚喆赫 +3 位作者 陈健 张群莉 Liu Rong 姚建华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期277-286,共10页

目的研究采用IN939粉材对镍基高温部件增材修复的可行性,获得增材修复区微观组织与性能分布规律,为燃机部件修复提供支持。方法探索了IN939合金激光熔覆成形工艺,并进一步开展了IN939增材修复镍基合金梯形槽试验研究,分析了增材修复区... 目的研究采用IN939粉材对镍基高温部件增材修复的可行性,获得增材修复区微观组织与性能分布规律,为燃机部件修复提供支持。方法探索了IN939合金激光熔覆成形工艺,并进一步开展了IN939增材修复镍基合金梯形槽试验研究,分析了增材修复区显微组织结构与物相组成,研究了激光再制造过程组织变化对修复区显微硬度、拉伸性能的影响。结果IN939激光修复区形貌良好,组织致密,无明显裂纹、气孔等缺陷。熔覆层主要存在γ奥氏体相和Laves相。IN939修复区由底部至顶部,冷却速率逐渐减小,导致一次枝晶间距逐渐增大,Laves相分布先增多后略有减小。修复区界面处的平均横向残余拉应力为346 MPa。修复区显微硬度由底部至顶部呈现先增大后略有减小的趋势,修复区的平均显微硬度强于基体。修复件的平均屈服强度为548 MPa,极限抗拉强度为959 MPa。激光修复件的拉伸断裂于基体上,显示出IN939合金与基体良好的冶金结合。结论激光增材修复后,IN939镍基合金修复区的机械性能与结合性能良好,采用IN939粉材进行镍基高温合金的激光增材修复具备可行性。 展开更多

关键词 激光增材再制造 高温合金 LAVES相 拉伸性能

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激光复合制造技术研究进展 被引量：3

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作者 姚喆赫 张群莉 +2 位作者 王梁 吴国龙 姚建华 《电加工与模具》 2022年第1期1-13,66,共14页

激光复合制造技术通过耦合能场/工艺,弥补了单一激光制造的缺点与不足,成为当前激光制造领域的研究热点。提出了激光复合制造技术定义及分类,并从多能场复合与多技术协同两方面介绍了当前国内外激光复合制造技术的发展现状,揭示了多能... 激光复合制造技术通过耦合能场/工艺,弥补了单一激光制造的缺点与不足,成为当前激光制造领域的研究热点。提出了激光复合制造技术定义及分类,并从多能场复合与多技术协同两方面介绍了当前国内外激光复合制造技术的发展现状,揭示了多能场、多技术的协同作用机理,阐述了激光复合制造技术的优势,分析了激光复合制造技术面临的挑战与发展趋势。 展开更多

关键词 激光复合制造 多能场复合 多技术协同

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超声振动对激光熔覆过程应变场的影响研究(特邀)

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作者 姚喆赫 杨诗轩 +4 位作者 祝毅 金志扬 王发博 杨华勇 姚建华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期78-90,I0002,I0004,共15页

激光熔覆凭借其热影响区小、组织致密、结合强度高等优点,广泛应用于航空、动力、冶金等领域。然而,由于熔覆过程剧烈的加热和冷却,产生的不均匀应变易导致残余拉应力。超声振动在加强熔池流动、降低温度梯度以及均匀组织分布等方面具... 激光熔覆凭借其热影响区小、组织致密、结合强度高等优点,广泛应用于航空、动力、冶金等领域。然而,由于熔覆过程剧烈的加热和冷却,产生的不均匀应变易导致残余拉应力。超声振动在加强熔池流动、降低温度梯度以及均匀组织分布等方面具有显著效果,有望减小并均匀化应变场,为此文中在316L不锈钢基板上开展了超声辅助激光送丝熔覆试验,研究超声对熔覆过程应变场的影响。为表征超声辅助激光熔覆过程中的应变场变化情况,引入数字图像相关技术(Digital Image Correlation,DIC),并基于其误差来源提出了优化的散斑质量评价指标,制备了适用于观测激光熔覆过程应变分布的高温散斑;采用高速相机对熔覆过程进行原位观测与DIC分析,并对比有无超声振动时的应变分布情况,阐明了超声振动对激光熔覆过程的应变场影响规律。结果表明:超声振动能显著均匀化应变集中区域并减小应变峰值。沿垂直熔覆层方向最大应变值由0.0167降至0.0094,降低了43.47%,同时距熔覆层1 mm处P_(1)点在整个熔覆过程的x、y方向应变峰值降低幅度可达30.15%。超声振动对应变场的作用效果随超声功率的增加而愈加显著。超声作用下熔池表面出现明显波动,熔池流动加剧,熔覆层内颗粒状析出相得到抑制。文中研究结果为激光熔覆过程应变实时监测提供了方法参考,并为高质量激光熔覆成形提供技术支撑。 展开更多

关键词 激光熔覆 超声振动 数字图像相关 应变场

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激光激发氨气对38CrMoAl钢渗氮微观组织和硬度的影响(特邀)

7

作者 范丽莎 包旭 +6 位作者 王廷斌 吴岭 张硕文 赵天真 孙涛清 冉磊 姚建华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期52-63,I0003,共13页

38CrMoAl钢由于其具有良好的渗氮工艺性,渗氮后常用于轴、齿轮、螺杆等零件,但常规气体渗氮工艺渗氮周期长、渗氮效率低。为提高38CrMoAl钢的渗氮效率和硬度性能,文中搭建了激光激发辅助渗氮实验平台,制备了气体渗氮和激光辅助渗氮试样... 38CrMoAl钢由于其具有良好的渗氮工艺性,渗氮后常用于轴、齿轮、螺杆等零件,但常规气体渗氮工艺渗氮周期长、渗氮效率低。为提高38CrMoAl钢的渗氮效率和硬度性能,文中搭建了激光激发辅助渗氮实验平台,制备了气体渗氮和激光辅助渗氮试样。研究了激光功率对渗氮试样表面微观组织形貌、氮化物颗粒尺寸、表面粗糙度、氮元素含量以及截面化合物层、扩散层等微观组织形貌的影响规律,并开展了激光辅助渗氮试样的硬度性能分析测试。结果表明:随着渗氮的进行,38CrMoAl钢试样表面经历了α-Fe到γ′-Fe4N再到ε-Fe_(2~3)N的相变。激光激发氨气辅助渗氮中,表面的氮化物颗粒平均尺寸、表面粗糙度、氮元素含量均随着激光功率的增加而增大。采用电子探针X射线显微分析仪(Electron Probe X-ray Micro Analyzer,EPMA)对渗氮试样截面氮元素分布的元素线扫分析结果表明,随着激光功率的增加,渗氮层内部20μm厚度内的氮含量随激光功率的增大而提升。未经渗氮处理的38CrMoAl钢表面平均硬度为256 HV_(0.1);经过气体渗氮后,表面硬度提升至788 HV_(0.1);经过激光激发氨气辅助渗氮后,表面硬度最高可达1102 HV_(0.1)。渗氮试样截面渗氮层硬度随着层深的增加而逐渐降低,最终与基体硬度接近。研究表明:通过引入激光激发氨气分子,可以有效促进渗氮过程中的氨气分解,提高氨气利用率,提高渗氮效率,提升试样的硬度。 展开更多

关键词 38CRMOAL钢 激光激发 渗氮 硬度性能

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连续光纤激光对铁基材料推力分析

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作者 骆芳 卢献钢 +1 位作者 杨高林 姚建华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期316-323,共8页

目的通过悬臂梁振动测量连续光纤激光作用铁基材料产生的推力。方法利用1500 W振镜式光纤激光器,以一定的激光工艺参数沿宽度方向单道扫描靶材,采用动态分析三维显微系统记录薄带的振动情况,通过对连续波激光推力作用下悬臂梁振动过程... 目的通过悬臂梁振动测量连续光纤激光作用铁基材料产生的推力。方法利用1500 W振镜式光纤激光器,以一定的激光工艺参数沿宽度方向单道扫描靶材,采用动态分析三维显微系统记录薄带的振动情况,通过对连续波激光推力作用下悬臂梁振动过程的理论分析,建立了铁基材料受到的推力物理模型,并通过实验验证理论公式的准确性,最后研究了推力与激光参数、靶材等之间关系。结果在不同悬臂梁长度系统下,当激光功率为900 W、扫描速度为3 m/s时,测得钢片受到的平均推力为2.43 mN,该物理模型的结果具有较好的重复性。推力由靶材特性和激光工艺参数共同决定,在靶材不被击穿的情况下,激光功率从300 W增大到1500 W时,钢片受到的推力从0.41 mN增加到12.32 mN。扫描速度从4 m/s下降到1 m/s时,钢片受到的推力为8.69~15.67 mN。粒径小的粉末更容易被气化,产生较大的推力。粉末颗粒由于推力获得的加速度高出重力加速度数倍,大直径的粉末颗粒运动受激光推力的影响更小。结论通过悬臂梁振动测量得到的推力具有较高的准确性,合理规划激光工艺参数和粉末粒径可以减小推力的影响。这为激光熔覆过程中粉末受到激光推力作用的测量和应用方面提供了一定理论依据。 展开更多

关键词 推力 悬臂梁 振动 连续激光 熔覆

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激光表面改性技术发展研究 被引量：19

9

作者 张群莉 王梁 +1 位作者 梅雪松 姚建华 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2020年第3期71-77,共7页

激光表面改性技术利用高能量密度的激光束对零部件局部易损易耗区域进行快速处理,获得材料表面所需性能,进而大幅延长零部件使用寿命,已在航空航天、石油化工、能源、交通、冶金等领域获得应用。本文针对激光冲击强化、激光淬火、激光熔... 激光表面改性技术利用高能量密度的激光束对零部件局部易损易耗区域进行快速处理,获得材料表面所需性能,进而大幅延长零部件使用寿命,已在航空航天、石油化工、能源、交通、冶金等领域获得应用。本文针对激光冲击强化、激光淬火、激光熔覆3种典型的激光表面改性技术,梳理了相应技术特点及国内外应用现状,凝练我国相关技术领域面临的差距与问题,总结激光表面改性技术的重点发展方向:专用合金材料制备、多能场激光复合表面改性、面向现场的激光再制造、激光冲击强化控形控性、激光表面改性智能化、激光表面微结构化。从政府引导、国产化创新、产业链完善、质量评价标准体系、人才培养等方面提出发展建议,以期为我国激光表面改性技术发展提供参考借鉴。 展开更多

关键词 激光表面改性 冲击强化 淬火 熔覆 发展趋势

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超声对激光熔覆成形中熔池润湿行为的影响研究 被引量：6

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作者 姚喆赫 沈奇艳 +5 位作者 葛宏江 王振 董刚 叶钟 李琳 姚建华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期20-29,共10页

目的对比有无超声作用下熔体润湿行为,阐明超声对于熔体润湿行为的影响及作用机制,为超声辅助激光熔覆高质量成形提供参考。方法基于高速相机拍摄研究了超声对于液滴润湿性的作用效果,进而研究了超声辅助激光熔覆过程中熔池的润湿行为,... 目的对比有无超声作用下熔体润湿行为,阐明超声对于熔体润湿行为的影响及作用机制,为超声辅助激光熔覆高质量成形提供参考。方法基于高速相机拍摄研究了超声对于液滴润湿性的作用效果,进而研究了超声辅助激光熔覆过程中熔池的润湿行为,使用Canny算法提取熔池轮廓,采用体视显微镜和共聚焦显微镜观察试样宏观形貌,采用光学显微镜观察分析微观组织。结果将超声振动施加于金属液滴,其在基板表面润湿性增强,金属液滴与基板接触面积增大39.3%。在熔覆过程中引入超声振动,熔池面积显著增大。随着超声功率比的增强,熔覆层的熔高降低,熔深减小,熔宽逐渐增大,熔覆层逐渐由弧形轮廓变为扁平。当超声功率比为80%时,熔覆层高度为无超声下的75.2%,熔覆层和基体之间的润湿性显著改善。在微观形貌上,超声能够改变晶粒生长方向,抑制枝晶外延生长。结论超声振动作用于激光熔覆过程中,促进了熔体的润湿作用且加大了熔池流动性。熔体润湿行为的改变导致扁平熔覆层形状的形成,熔覆过程中熔池面积增大,熔池流动性增强,导致晶粒生长方向与枝晶长度的改变。 展开更多

关键词 激光熔覆 超声振动 润湿行为 熔池 宏观形貌 微观组织

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超声辅助激光修复镍基高温合金V形槽 被引量：3

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作者 姚喆赫 张操棋 +3 位作者 宋其伟 卢习江 孔建强 姚建华 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期887-895,共9页

为了提高失效零件的修复质量,以V形槽为修复对象开展研究,在修复过程中引入超声振动.耦合声场、温度场与流场建立超声辅助激光修复V形槽的非线性瞬态模型,对修复过程熔池形貌及其温度场进行数值模拟,并开展相关实验研究,分析超声对修复... 为了提高失效零件的修复质量,以V形槽为修复对象开展研究,在修复过程中引入超声振动.耦合声场、温度场与流场建立超声辅助激光修复V形槽的非线性瞬态模型,对修复过程熔池形貌及其温度场进行数值模拟,并开展相关实验研究,分析超声对修复区组织及性能的影响机制.数值模拟结果表明,超声振动能加速熔池流动与散热,提高熔深,细化晶粒并改善V形槽底部难熔区域的修复效果.金相、扫描电子显微镜和电子背散射衍射分析结果表明,在超声作用下,晶粒尺寸和一次枝晶间距得到细化,Laves相更加弥散,Nb元素的富集受到抑制;常温和高温硬度在超声作用下分别提高了11.1%、10.4%.研究表明,超声振动能有效改善镍基高温合金V形槽激光修复区的微观形貌,提高力学性能. 展开更多

关键词 超声振动 V形槽 析出物形貌 成形形貌 显微硬度

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送粉/送丝激光增材修复Inconel 718高温合金V形槽 被引量：1

12

作者 姚喆赫 钱泓宇 +4 位作者 余沛坰 陈雅伦 张群莉 刘云峰 姚建华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期71-78,I0007,共9页

激光熔覆技术已广泛应用于关键部件的增材修复,其熔覆材料的输送主要采用送粉式或送丝式.为研究送粉式与送丝式激光修复对Inconel718高温合金修复质量的影响,结合数值模拟与试验研究对比分析了送粉与送丝方式对激光修复过程中V形槽温度... 激光熔覆技术已广泛应用于关键部件的增材修复,其熔覆材料的输送主要采用送粉式或送丝式.为研究送粉式与送丝式激光修复对Inconel718高温合金修复质量的影响,结合数值模拟与试验研究对比分析了送粉与送丝方式对激光修复过程中V形槽温度场、熔池轮廓、修复区宏观形貌与微观组织的影响.结果表明,送粉与送丝激光修复V形槽熔池的激光能量吸收与传递关系不同;相比于送丝式,送粉式激光修复过程中的V形槽底部能量集中,导致修复区熔深增大45.5%;送粉式修复过程中粉末以固态及半固态形式冲击进入熔池,修复区表面粗糙度显著增加,同时送粉式修复区晶粒尺寸随修复深度减小逐渐增大,修复区中部区域晶粒取向差异明显.创新点:(1)揭示了送粉与送丝激光修复V形槽熔池的激光能量吸收与传递机制.(2)分析了送粉与送丝激光修复区微观组织及熔池凝固过程的热流演变规律. 展开更多

关键词 送粉式 送丝式 激光增材修复 V形槽 温度场

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激光辅助化学气相沉积研究进展 被引量：9

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作者 范丽莎 刘帆 +2 位作者 吴国龙 Volodymyr S.Kovalenko 姚建华 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期1-29,共29页

激光化学气相沉积技术(LCVD)相较于传统化学气相沉积技术具有低沉积温度、高膜层纯度、高沉积效率等特点,在各类功能薄膜材料制备上有着巨大的应用前景。围绕激光化学气相沉积技术,本文详细阐述了激光热解离、激光光解离与激光共振激发... 激光化学气相沉积技术(LCVD)相较于传统化学气相沉积技术具有低沉积温度、高膜层纯度、高沉积效率等特点,在各类功能薄膜材料制备上有着巨大的应用前景。围绕激光化学气相沉积技术,本文详细阐述了激光热解离、激光光解离与激光共振激发解离作用机制,同时介绍了各类LCVD的常用设备,着重总结了LCVD在金属材料、碳基材料、氧化物材料以及半导体材料等各类材料制备应用上的最新研究进展,特别介绍了LCVD制备过程中常用的检测与分析方法,最后讨论了激光化学气相沉积技术目前所面临的挑战与机遇,并展望了该技术的发展前景。 展开更多

关键词 激光化学气相沉积 薄膜制备 热解离 光解离 共振激发解离

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球磨CNTs/Cu复合粉末的激光辅助低压冷喷涂沉积特性及耐磨损性能研究 被引量：1

14

作者 田凯 刘博 +3 位作者 邹洪森 孙景勇 李波 姚建华 《电加工与模具》 2021年第4期51-55,66,共6页

利用高能球磨法制备CNTs/Cu复合粉末,通过激光辅助低压冷喷涂技术在铜基体上实现球磨CNTs/Cu复合粉末的有效沉积,并对复合粉末及涂层的微观形貌、结构、元素分布及耐磨损性能进行表征。结果表明:高能球磨法能使CNTs均匀分散并嵌入塑性... 利用高能球磨法制备CNTs/Cu复合粉末,通过激光辅助低压冷喷涂技术在铜基体上实现球磨CNTs/Cu复合粉末的有效沉积,并对复合粉末及涂层的微观形貌、结构、元素分布及耐磨损性能进行表征。结果表明:高能球磨法能使CNTs均匀分散并嵌入塑性变形的铜粉中形成CNTs/Cu复合粉末;CNTs含量较高时,CNTs/Cu复合涂层沉积效率降低且存在孔隙和表面凹坑缺陷;复合涂层的磨痕相较于纯铜涂层更光滑,且复合涂层为粘着磨损和磨粒磨损的混合机制。 展开更多

关键词 激光辅助低压冷喷涂 CNTs/Cu复合涂层 微观结构 耐磨损性能

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超声振动辅助激光熔覆技术研究进展综述 被引量：21

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作者 陈健 姚喆赫 +1 位作者 姚建华 刘焱 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第12期36-46,共11页

基于激光熔覆的高效表面改性与成形优势,引入超声能场克服其快速凝固导致的缺陷,已成为当前国内外的研究热点。研究表明,在施加超声振动后,激光熔覆层晶粒细化且可形成等轴晶,同时微裂纹及气孔缺陷显著抑制,硬度、耐磨性和抗氧化性等性... 基于激光熔覆的高效表面改性与成形优势,引入超声能场克服其快速凝固导致的缺陷,已成为当前国内外的研究热点。研究表明,在施加超声振动后,激光熔覆层晶粒细化且可形成等轴晶,同时微裂纹及气孔缺陷显著抑制,硬度、耐磨性和抗氧化性等性能均得到改善。结合本课题组在超声振动辅助激光熔覆(ULC)技术领域的研究工作,考虑超声振动的特性,综述了国内外ULC技术的研究现状,重点分析了ULC技术原理、ULC技术中的超声振动装置与超声施加方式、ULC熔覆层的微观组织特征及性能表征,并展望了ULC技术的应用前景。 展开更多

关键词 激光熔覆 超声振动 熔覆层 缺陷 性能

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稳态磁场对激光熔覆钴基合金宏观偏析及元素扩散影响 被引量：8

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作者 罗建 谢颂伟 +4 位作者 毛家智 王梁 张群莉 葛鸿浩 姚建华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期320-328,349,共10页

目的探究稳态磁场对熔覆层宏观偏析及元素扩散的影响机制,为调控熔覆层元素分布提供理论指导。方法采用同轴送粉方式,利用稳态磁场辅助激光熔覆制备钴基合金熔覆层。通过光学显微镜和扫描电子显微镜,对有无宏观偏析区域的元素含量进行... 目的探究稳态磁场对熔覆层宏观偏析及元素扩散的影响机制,为调控熔覆层元素分布提供理论指导。方法采用同轴送粉方式,利用稳态磁场辅助激光熔覆制备钴基合金熔覆层。通过光学显微镜和扫描电子显微镜,对有无宏观偏析区域的元素含量进行半定量测量,分析了不同磁场强度条件下熔覆层的显微组织及元素扩散规律。结果在无磁场时,宏观偏析主要存在于熔覆层底部,部分分布于熔覆层上层区域,并有一定的扩散现象。加入稳态磁场后,由于稳态磁场产生的感应洛伦兹力与熔池流动方向相反,抑制了熔池对流,宏观偏析出现聚集现象,且无明显扩散。加入稳态磁场后,熔覆层宏观偏析区域具有较高的Fe含量,最高质量分数可达67.9%,这与基体中的Fe含量接近。熔覆层无宏观偏析区域Co的质量分数增加了8%,Fe的质量分数降低了12.1%,熔覆层底部宏观偏析面积占比由10%增加到25%。结论稳态磁场能够使宏观偏析产生富集,使更多的Fe元素存在于熔池底部,同时抑制Fe元素在熔覆层中扩散。稳态磁场有效降低了基体元素对熔覆层的稀释,使无宏观偏析区域的元素含量与粉末的元素含量更为接近。 展开更多

关键词 激光熔覆 稳态磁场 熔池 宏观偏析 元素扩散

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激光熔凝前处理对钛合金表面电沉积铜过程及耐蚀性的影响 被引量：5

17

作者 陆丹华 徐叶蕾 +3 位作者 吴国龙 王晔 张天亮 姚建华 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期83-92,110,共11页

目的通过激光前处理提高钛合金表面铜沉积层的质量及性能。方法采用振镜激光器在电沉积铜前对钛合金基体表面先进行激光熔凝处理,整个熔凝过程在气氛保护下进行。研究了激光熔凝前处理对沉积层与基体结合力的影响机理,对传统化学前处理... 目的通过激光前处理提高钛合金表面铜沉积层的质量及性能。方法采用振镜激光器在电沉积铜前对钛合金基体表面先进行激光熔凝处理,整个熔凝过程在气氛保护下进行。研究了激光熔凝前处理对沉积层与基体结合力的影响机理,对传统化学前处理与激光熔凝前处理后铜沉积过程中的微观形貌、截面厚度、沉积层结合力和耐腐蚀性能进行了对比分析。结果采用激光熔凝前处理后,钛合金表层组织得到细化并产生大量位错,从而削弱了沉积初期的选择性,表面沉积速率更快,获得的沉积层厚度更大,沉积层孔隙更少、更致密。1 h相同沉积时间下,激光熔凝前处理的沉积层厚度为163.65μm,几乎达到化学前处理得到的沉积层厚度(97.97μm)的两倍,且沉积层表现出与基体更佳的结合力。耐蚀性测试得到化学前处理与激光前处理所得铜沉积层的腐蚀电压分别为‒0.441、‒0.393 V,腐蚀电流密度分别为55.18、5.913μA/cm^(2)。结论激光熔凝前处理提高了钛合金表面铜沉积层的沉积质量及其与基体间的结合力,同时提高了铜沉积层的耐腐蚀性能。 展开更多

关键词 激光熔凝 电化学沉积 钛合金 镀铜 结合力 耐蚀性

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激光辅助低压冷喷涂Cu涂层微观结构及导热性能 被引量：3

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作者 张城锋 邱方苗 +3 位作者 李波 张群莉 弗拉基米尔·科瓦连科 姚建华 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3706-3717,共12页

针对Cu材料修复需求,采用激光辅助低压冷喷涂技术(Low pressure cold spray,LPCS)在铜基体表面制备Cu涂层,研究了不同激光辐照功率对LPCS-Cu涂层微观结构及性能的影响。结果表明:LPCS-Cu涂层的孔隙率为1.23%,平均显微硬度为124.0 HV_(0.... 针对Cu材料修复需求,采用激光辅助低压冷喷涂技术(Low pressure cold spray,LPCS)在铜基体表面制备Cu涂层,研究了不同激光辐照功率对LPCS-Cu涂层微观结构及性能的影响。结果表明:LPCS-Cu涂层的孔隙率为1.23%,平均显微硬度为124.0 HV_(0.2),热导率为66.2 W/(m·K),涂层/基体界面结合处存在明显缝隙。随着激光辐照功率的增大,LPCS-Cu涂层的表面趋于平整,孔隙率最低可达0.3%,平均显微硬度可达143.4 HV_(0.2),热导率可达170.2 W/(m·K),且涂层与基体界面结合良好,无明显缝隙。这是由于激光辐照提高了沉积颗粒和基体的塑性变形能力,促进了沉积颗粒之间以及沉积颗粒与基体之间的相互结合,使涂层具有较好的致密性和界面结合,表现出较优的导热性能。 展开更多

关键词 冷喷涂 激光辐照 微观结构 显微硬度 导热性能

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宽高比对激光熔覆道间熔合不良的影响机制及改善策略 被引量：2

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作者 杨高林 郑权航 +4 位作者 钱浩凯 樊文 张群莉 石岳林 姚建华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期49-56,I0005,I0006,共10页

熔合不良是激光熔覆的常见工艺缺陷,为了探索道间搭接时熔合不良的产生机制,设计了单道单层熔覆试验、多道单层熔覆试验、多道重熔试验以及单层尾道重熔试验,并进行了单道熔覆时温度场的模拟仿真.结果表明,熔合不良缺陷的产生机制是已... 熔合不良是激光熔覆的常见工艺缺陷,为了探索道间搭接时熔合不良的产生机制,设计了单道单层熔覆试验、多道单层熔覆试验、多道重熔试验以及单层尾道重熔试验,并进行了单道熔覆时温度场的模拟仿真.结果表明,熔合不良缺陷的产生机制是已沉积区域边缘靠上部分形状凸起,激光辐照其表面时散热较慢,较快熔化.边缘根部激光能量输入较低同时形状内凹,散热较快,较慢熔化,靠上凸起部分熔融液体翻出并越过根部和基材的熔化部分联通,导致熔覆层根部与激光隔绝形成了空隙,产生了熔合不良缺陷;为了减少这种熔合不良缺陷的产生,根据熔合不良的产生机制设计了倾斜熔覆头单层多道搭接试验,结果表明,倾斜熔覆头进行熔覆可以有效减少熔合不良缺陷的产生.创新点:(1)研究了激光熔覆产生熔合不良缺陷的产生机理.(2)提出了通过改变熔覆头角度来减少熔合不良缺陷产生的方法. 展开更多

关键词 熔合不良 宽高比 激光熔覆 增材制造

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激光同步辐照对电化学沉积铜组织结构及结合力的影响

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作者 熊庭超 符高琦 +3 位作者 吴国龙 陈智君 姚建华 吴让大 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期336-346,共11页

目的 解决单一电化学沉积制备铜镀层沉积速度慢、沉积颗粒易团聚、晶粒生长不均匀及其与基体结合力差等问题。方法 采用沉积前激光处理、沉积过程激光同步辐照的方法,在316L不锈钢上制备铜涂层,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、自动划... 目的 解决单一电化学沉积制备铜镀层沉积速度慢、沉积颗粒易团聚、晶粒生长不均匀及其与基体结合力差等问题。方法 采用沉积前激光处理、沉积过程激光同步辐照的方法,在316L不锈钢上制备铜涂层,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、自动划痕仪分析了铜镀层表面形貌、截面厚度、涂层物相和结合力,探究了激光的增强作用和复合沉积技术下镀层的生长机制。结果 激光同步辐照促进了晶粒的高择优取向及沉积电位的正移。单一晶面的高择优取向利于提高镀层晶粒生长的均匀性,使镀层表面的凸起、孔洞明显减少,变得平整致密。同时,激光同步辐照使镀层表面粗糙度维持在一个较低的范围,使沉积质量不会随沉积时间的增加而降低,有利于电化学沉积的继续进行,实现镀层增厚。相同沉积时间(60 min)下,传统电化学沉积所得镀层的沉积厚度为62.62μm,表面粗糙度为4.741μm;而激光同步复合电化学沉积所得镀层的沉积厚度为138.39μm,表面粗糙度为0.995μm;且镀层表现出与基体更佳的结合力,与基体间的极限载荷可达98.2 N。结论 激光同步辐照提高了铜镀层的沉积效率、质量及其与基体间的结合力。 展开更多

关键词 激光同步辐照 电化学沉积 表面形貌 结合力

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