利用单束飞秒激光直接烧蚀技术在钛合金Ti-6Al-4V表面上大面积制备一致的微纳米结构,实现了金属表面光学性质的极大改变。在不同加工参数下获得了3类不同的特征表面结构,如亚微米波纹结构、波纹覆盖的微凸起结构以及多孔结构,并且这3类表面结构特征分别对应着不同的视觉效果,使得钛合金表面分别展现出“彩色”、“蓝色”和“黑色”。初步探讨了...
采用输出功率10 W的355 nm紫外激光器对4层柔性线路板（FPC）进行了盲孔加工实验。分析了紫外激光与铜箔和聚酰亚胺（PI）相互作用的过程和机理,并模拟出在一定条件下紫外激光与聚酰亚胺和铜箔相互作用时的单脉冲刻蚀深度。研究了不同加工方式对加工质量的影响,得到优化工艺参数为：第一次采用加工功率3.9 W,频率80 kHz,第二次将加工功率降到1.4...
采用高速摄像机、电流电压采集仪及光谱分析仪分别研究低功率YAG激光-熔化极气体弧焊（GMAW）复合焊接过程中的电弧形态、电压特点及局部电子温度、密度变化。在此基础上,运用等离子体热力学平衡理论分析复合焊接电弧等离子体的行为特征。试验表明,低功率YAG激光吸引、压缩GMAW电弧,提高电弧局部区域的电子温度至（15400±900） K,电子密度至（1....
焊接是管线建设的关键技术之一,随着我国管线钢的快速发展,越来越需要匹配的焊接技术来满足管线的建设。分析了激光焊在管道焊接中的优缺点,并采用高功率激光焊接设备,对板厚为16 mm的X52管线钢进行焊接,X射线探伤检测焊缝无裂纹,采用光学显微镜分析了焊接接头的焊缝结晶特性和微观组织。根据美国石油学会标准API SPEC 5L管线钢规范,对焊接接头...
简要介绍大型钛合金结构件激光直接制造的技术特点及其在航空航天等工业装备中的应用前景,重点报道大型钛合金结构件激光直接成形制造工艺、内部质量控制和应用研究进展。深入评述大型钛合金结构件激光直接成形制造技术发展面临的问题及其热物理、熔池非平衡冶金动力学、内部组织快速凝固和内部缺陷控制的复杂性。指出零件“变形和开裂”预防和...
采用激光立体成形（LSF）技术制备了Ti-6Al-4V平面应变断裂韧度（KIC）试样。沿沉积高度方向,沉积态组织呈现典型的β晶粒外延生长特性,β晶粒的平均宽度约为100-400 μm,长度可达若干厘米,β晶粒内由细密的针状α及α＋β板条组成。Ti-6Al-4V激光立体成形沉积态试样的KIC≥52.6 MPa·m1/2,达到锻件标准要求,不过,由于沉积态的组织特征,KIC具有典型的各...
在保护气氛下,通过激光熔化同轴输送的TA12钛合金粉末,在TA15钛合金基体上逐层沉积制备出TA12钛合金薄壁样,分析了所沉积材料的微观组织、相组成及力学性能。结果表明,激光熔化沉积的TA12钛合金的内部组织致密,沉积材料与基体为完全冶金结合;激光熔化沉积TA12钛合金为等轴晶组织,晶粒内部为不同取向的细小片层α相与少量β相组成的网篮状魏氏组织,...
由于具有效率高、稳定性好、光束质量好、结构紧凑、免维护等特点，光纤激光器在工业加工、医疗和国防等领域得到了广泛应用。随着双包层光纤的出现以及二极管抽运技术的不断成熟，光纤激光器的输出功率不断取得新的成绩，国外数家公司已经实现千瓦级光纤激光器的商品化，今年6月，IPG Photonics报道成功研制出万瓦级光纤激光器。近年来，我国的...
针对金属材料的激光立体成形 （MLSF）工艺,利用大型有限元分析工具Ansys的二次开发语言APDL,开发了成形过程温度场、应力场的参数化有限元模型。该模型综合考虑了随温度变化的材料非线性、高斯激光能量分布、对流/辐射换热边界条件、相变以及自由变形约束等一系列问题。通过使用过渡网格划分技术,在提高计算精度的基础上,大幅减少了单元数目,从...
探讨了加工参数对激光熔覆孔隙率的影响。在实验上运用激光熔覆法对烧结件进行堆栈加工,探讨激光功率对熔覆后试件孔隙率的影响。在数值分析方面,以自行编写的数值分析程序,分析激光熔覆过程中因粉末温度产生的表面能差异对孔隙率的影响,比较计算与实验测量结果,发现具有一致性。旨在说明激光功率引发的表面能差异将对熔覆试件孔隙率造成影响,所...
高功率半导体激光器（HPDL）是新型先进装备,且体积小、电光转换效率高,在材料制备和加工方面具有良好的发展前景。使用3 kW高功率半导体激光设备,采用同步送粉的方式,在304不锈钢基体上制备絮状WC-Ni基超硬复合材料,获得了与基体冶金结合且无气孔和裂纹等缺陷的熔覆层。使用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）对激光熔覆...
利用横流CO2激光器在钛合金表面制备出原位自生TiB体系陶瓷增强Co基复合涂层,以改善材料表面的综合性能。分析表明,涂层中存在β-Ti,γ-Co,TiB和TiB2陶瓷硬质颗粒相,以及CO2Ti硬质相。利用扫描电镜（SEM）,电子探针微区分析（EPMA）对涂层微区组织结构进行研究。结果表明,涂层中原位生成的TiB2和TiB陶瓷颗粒相均匀分布在γ-Co基合金涂层中。随着Ti,...
以Ni-Si-Nb-C混合粉末作为预置合金,采用横流CO2激光器进行激光熔覆处理,在高温合金表面制备原位合成NbC颗粒增强Ni3Si复合材料涂层。结果表明,采用合适的激光熔覆工艺参数,可获得NbC颗粒增强的以Ni3Si金属间化合物及γ-Ni固溶体为主要组成相的复合涂层。尺寸约在2-4 μm的NbC颗粒弥散分布,与复合材料基体润湿良好,熔覆层致密,组织细小,与基材呈良...
为提高碳钢表面抗磨损性能,采用钛铁、钼铁、石墨、铁粉等组分,利用激光熔覆技术,在低碳钢板上制备了致密、无孔隙、与基体呈冶金结合的原位自生TiC-Mo2C颗粒增强Fe基熔覆层。利用金相显微镜,X射线衍射仪（XRD）,电子探针微区分析（EPMA）及显微硬度计,研究了熔覆层的显微组织及性能,讨论了强碳化物形成元素对涂层性能的影响。研究结果表明,熔覆...
为了提高碳钢的表面性能,在45#钢表面制备Ni-P-纳米Al2O3化学复合镀层,再通过脉冲Nd：YAG激光对镀层表面进行强化处理。利用光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）观察镀层在脉冲激光处理前后的表面形貌与截面微观组织,利用X射线能谱仪（EDS）对截面进行元素分析,用X射线衍射仪（XRD）对脉冲激光处理前后镀层进行物相分析,用显微硬度计测量镀...
针对采用CO2激光和三维（3D）激光切割机切割镀锌钢车身覆盖件时,上、下坡和转角处易发生碰撞和过烧等问题,提出相应改进措施。通过添加工艺点,调整切割头方向,使其偏离法线方向一个角度可以消除碰撞。实验发现,为获得切缝质量好、切割精度高及热影响层小的3D切割工件,应尽可能使切割头位姿改变时光束入射角小于20°。通过降低激光功率、采用脉冲...
提出了一种在五轴激光切割中激光头与工件干涉检查并对激光头姿态进行修正的方法。采用STL模型对激光头进行模型化,并将其分为凸型和凹型两种类型;利用工件STL模型的离散点与激光头各三角面片法向量位置关系找出干涉区域;给出了通过旋转激光头来消除干涉并利用一系列切平面切割激光头来计算临界旋转角的方法;采用VC＋＋和OpenGL完成了算法的系统...
为研究超二氧化锆（ZrO2）陶瓷的冲击增韧特性,利用能量为35 J的激光脉冲对ZrO2陶瓷试样进行冲击试验,并对试样进行扫描电镜（SEM）检测。结果表明试样表面产生了约90 μm厚的无裂纹的致密层,后表面出现了层裂破坏,在非致密层内则产生大量微观裂纹,微裂纹密度越靠近试样后表面越大。X射线物相分析结果表明部分材料发生了从四方相到单斜相的冲击相...
近年来，高功率1319nm波长全固态激光器成为激光领域的研究热点之一，它可以广泛应用于光纤通信、激光医疗、频率转换、激光武器等领域。本实验室采用独特的双棒串接热补偿技术，通过对Nd：YAG激光晶体主振荡波长1064nm及次振荡波长的抑制，实现了最高输出功率为1261W的1319nm波长激光输出，光光转换效率为21．7％。
激光制造所具备的超高功率密度、超高加热速度和远离平衡态超快凝固特征以及由超短脉冲激光所产生的超快、超强、超短等极端物理条件，为制造学科提供了前所未有的新生长点和新技术的突破点，长期以来吸引了全球高度的关注和持续的研究。激光先进制造技术的深入研究和发展，将为我国先进制造技术水平与竞争力的提升，解决高、精、尖、特、难、复...
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