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工艺参数对马氏体时效钢300选择性激光熔化中残余应力、变形和孔隙率的影响
摘要： 选择性激光熔化（SLM）是目前最知名的金属粉末功能件增材制造方法之一。尽管SLM已是成熟的金属增材制造技术，但其工业应用仍受制于固有现象——其中高残余应力就是主要障碍之一。部分残余应力效应（如翘曲和热应力开裂）无法通过后处理修正。因此，建立能实现最小残余应力幅值及相关变形/开裂的输入工艺参数组合至关重要。本文研究了激光功率、扫描速度和层厚对300级马氏体时效钢零件残余应力、变形及致密化程度的影响，旨在确定最优输入参数组合。工艺结果关联性分析表明：高残余应力会导致成品件产生显著尺寸变形，而多孔件则呈现相对较低的残余应力及相关变形。
关键词： 选择性激光熔化、变形、孔隙率、残余应力
更新于2025-09-16 10:30:52
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光伏电站中不同孔隙率防风屏障的数值研究
摘要： 近年来，清洁能源受到越来越多的关注。大型光伏电站数量不断增加。但在高风速条件下，光伏发电会受到破坏，影响发电效率。本文基于计算流体动力学技术并采用多孔介质模型，利用Fluent软件对光伏发电的防风屏障进行数值分析，研究了入口风速和防风屏障孔隙率对光伏板两侧压差的影响。结果表明：随着风速增大，光伏板压差也随之增加；安装孔隙率为0的防风屏障时，光伏板压差减小。此外，在不同风速条件下，防风屏障可使光伏板压降降低50%-68%；当防风屏障孔隙率在0.25-0.5区间时效果最佳，与未安装防风屏障相比，光伏支架压差降低了18.75%-35.84%。
关键词： 孔隙率、光伏电站、防风林、数值分析
更新于2025-09-12 10:27:22
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使用1千瓦单模光纤激光器对纯铜进行选择性激光熔化
摘要： 粉末床熔融技术所能实现的复杂几何结构与精细关键特征，对热交换器制造极具吸引力。铜是此类应用的首选金属，但采用选择性激光熔化（SLM）系统加工时，其1微米波长的高反射率（该波长为常用激光源的发射波长）限制了加工可行性。此外，纯铜的高导电性虽符合产品最终使用需求，却会导致粉末床凝固过程失稳并增加工艺难度，最终难以获得高致密构件。本研究采用1千瓦单模光纤激光器加工99.9%纯度的纯铜粉末——高功率设置旨在克服因高反射率导致的低加工效率问题。通过使用可灵活调控工艺参数的原型SLM设备，本文探讨了致密化现象及孔隙形成机理。
关键词： 增材制造、热交换器、孔隙率、选择性激光熔化
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光粉末床熔融工艺中的单轨扫描实验
摘要： 激光粉末床熔融（LPBF）工艺利用激光源熔化粉末颗粒，从而形成沿扫描轨迹发展的熔池。本研究在支撑基板上交替层叠扫描Ti-6Al-4V合金单道轨迹，设定200mm/s、400mm/s和600mm/s三种扫描速度的单道轨迹，并采用红外相机捕捉热响应。热图像记录表观温度测量值，因此通过导数法确定液相线-固相线转变区域，该参数用于估算熔池长度与宽度。估算结果显示：单道轨迹平均熔池宽度随速度提升而减?。?00mm/s、400mm/s和600mm/s扫描速度对应的平均熔池长度分别为438.62μm、432.27μm和451.2μm。此外，设计含封闭单道轨迹的圆柱形粉末容器试样，通过计算机断层扫描（CT）观察内部特征。CT图像表明200mm/s和400mm/s扫描速度因匙孔效应产生大量气孔，这可能是导致熔池长度变异的原因。
关键词： 热成像图，单道轨迹，红外相机，孔隙率，熔池
更新于2025-09-12 10:27:22
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低真空条件下光纤激光焊接气孔缺陷的抑制
摘要： 在低真空环境下进行了激光焊接试验以减少气孔缺陷。通过三维微CT定量评估了真空对气孔特征的影响。为探究常压下气孔形成机制及真空环境对气孔缺陷的抑制作用，在熔池一侧放置透明玻璃板直接观察熔池及流体流动行为。结果表明：真空条件有利于减少气孔（尤其是工艺气孔）。同时发现常压与真空环境下的熔池尺寸和流体流动存在显著差异——常压时气泡被两股相向流体流形成的漩涡捕获，无法逸出熔池最终形成气孔；而真空环境下蒸气羽流受抑制且沸点降低，导致小孔更深、熔池更薄，从而在熔池后部形成向上的流体流，此时气泡可借助该上升流轻松逸出熔池。
关键词： 三维微计算机断层扫描、流体流动、低真空、激光焊接、孔隙率、环境压力
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用具有可调孔隙结构的TiO?浆料提升全环境空气制备钙钛矿太阳能电池的效率与稳定性
摘要： 介观钙钛矿太阳能电池（PSCs）中钙钛矿层的结晶与成核过程取决于电子传输层（ETL）的成核位点。以二氧化钛（TiO2）薄膜作为高效ETL时，其孔隙率优化对提升PSCs性能具有重要作用。本研究在水热条件下合成了形态均匀、尺寸可控的无毒碳球，并将其作为模板制备可调孔隙率的TiO2薄膜。进一步研究了在湿度高于50%的常压环境下，TiO2孔隙率改性对形成大晶粒钙钛矿膜的影响。当碳球含量为8 wt%（C8）时制备的TiO2薄膜性能最佳，可形成无针孔且致密堆积的钙钛矿层。采用C8薄膜作为ETL的全空气制备PSC器件展现出16.66%的转换效率且迟滞效应降低，其性能显著优于标准电池（11.72%）。研究表明，这种TiO2层孔隙率优化策略能简单有效地提升全空气制备高效钙钛矿太阳能电池的稳定性，适用于非受控实验室环境中可重复制备致密钙钛矿层。
关键词： 孔隙率、AP-VASP、碳球、介孔TiO2、钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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振动条件下高氮钢激光-电弧复合焊接
摘要： 焊接气孔和氮含量被认为是影响高氮钢熔焊接头力学性能的重要因素。本研究探讨了在焊接过程中施加机械振动以减少焊缝气孔并提高焊缝氮含量的方法。分析了机械振动对气孔、拉伸和冲击性能的影响。结果表明，振动熔池中的气泡上浮速度比常规焊接模式更快。随着机械振动频率的增加，焊缝气孔率先降低后升高。拉伸强度和冲击功先升高后降低，断口呈现韧性断裂特征。
关键词： 氮含量、振动、孔隙率、奥氏体不锈钢、高氮钢、激光-电弧复合焊接、微观组织、力学性能
更新于2025-09-12 10:27:22
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结合机械加工与激光金属沉积（LMD）的混合工艺中使用切削液所产生的孔隙研究
摘要： 结合增材与机加工操作的混合制造工艺应用日益增多，最先进的机床制造商已开发出混合机床解决方案便是例证。然而机加工所需的切削液会给激光金属沉积（LMD）工艺带来诸多问题。为解决该问题，本研究从气孔生成与熔覆层质量角度评估了冷却液对LMD工艺的影响。为此，在浸有切削液的零件上进行了多组测试，既包含直接测试，也包含通过不同方式清除切削液后的测试。
关键词： 增材制造、切削液、激光金属沉积、孔隙率、冷却液、熔覆质量、润滑剂、复合加工机床
更新于2025-09-11 14:15:04
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掺钼的Cu1.69ZnSnS4黄铜矿光伏器件具有双层微结构及可调光电性能
摘要： 采用共溅射法将钼（Mo）掺杂的Cu1.69ZnSnS4（CZTS）吸收层沉积于镀钼钠钙玻璃（SLG）衬底上，靶材为钼与非化学计量四元化合物。经600°C硫化处理后，通过X射线衍射（XRD）和二次离子质谱（SIMS）证实了钼进入CZTS晶格。根据(112)和(220)晶面峰位的偏移观测，随着钼掺杂量增加，CZTS晶胞的晶格参数a和c均减小，表明发生了钼的阳离子取代。掺钼CZTS呈现双层微观结构：靠近衬底的下层晶粒尺寸更小、孔隙率更高，且钼含量更丰富并具有梯度分布特征。在SLG和石英衬底上沉积的掺钼CZTS薄膜方阻测试显示，其电阻率随钼含量增加而降低，证实钼作为受主掺杂剂发挥作用。钼掺杂使SLG衬底上CZTS的禁带宽度从1.38 eV提升至约1.68 eV，并增强了600 nm以下波长的光吸收能力。当钼在10 W最佳直流溅射功率下共沉积时，Mo-CZTS/CdS太阳电池在1倍标准太阳光AM 1.5照射下获得5.49%的最大光电转换效率（PCE），显著高于参照器件1.63%的效率。器件性能提升源于背场效应、载流子浓度增加及带尾缺陷减少。
关键词： 铜锌锡硫硒太阳能电池，孔隙率，钼，双层微结构，共溅射
更新于2025-09-11 14:15:04
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多孔介质插入变尺寸燃烧室中预混氢气/空气燃烧的热光伏系统应用实验研究
摘要： 微尺度燃烧稳定性受高热损失比影响，且因燃烧器尺寸小导致工况范围狭窄。本研究通过实验测试与数值模拟相结合的方法，探究了有无多孔介质条件下的预混氢气-空气燃烧特性。结果表明：采用多孔介质的燃烧器显著增强了火焰稳定性，在长度22毫米、外径7毫米、壁厚0.5毫米的管状燃烧器中，其壁面温度较自由火焰工况升高188开尔文。针对不同燃烧器选配适宜的多孔介质孔隙率，可实现更优的热力性能与高辐射温度。随着燃烧器直径增大，入口流速限制与火焰吹熄边界得到拓展，同时辐射表面积增加带来更高能量输出。辐射温度与表面积对微热光伏系统应用具有重要影响。当氢气流量为3.03克/小时、当量比Φ=0.85时，长度27毫米、外径7毫米的燃烧器能在辐射表面积与辐射温度之间实现最佳平衡——采用铟镓砷锑光伏电池的微热光伏系统可获得1.41瓦输出功率，效率达1.39%。
关键词： 微燃烧，多孔介质，孔隙率，电功率
更新于2025-09-11 14:15:04