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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 多次激光喷丸对TC6钛合金振动疲劳性能的影响

    摘要： 本研究选取典型TC6钛合金，探究多次激光冲击强化（LP）对振动疲劳性能及微观组织演变的影响。通过开展振动疲劳试验，对比试样经LP处理前后的振动疲劳寿命，并利用扫描电子显微镜（SEM）观察断口形貌；同时测量了残余应力与显微硬度，采用透射电子显微镜（TEM）和电子背散射衍射（EBSD）表征不同处理工艺下的微观组织。结果表明：多次LP确实能提升TC6钛合金的振动疲劳性能，与未处理试样相比，经5次LP处理的试样振动疲劳寿命提高了105.2%。5次LP后表面残余应力从拉应力（+26MPa）转变为压应力（-485MPa），表面显微硬度达到428HV，较未处理试样提高32.9%，且引发高密度位错与变形孪晶。振动疲劳性能的提升归因于有益的压应力残余及多次LP诱导的良性微观组织演化。

    关键词： TC6钛合金、激光喷丸、振动疲劳性能、微观组织演变、残余应力

    更新于2025-11-14 17:04:02

  • 增材制造Ti-6Al-4V的激光抛光：微观组织演变与材料性能

    摘要： 金属激光抛光是通过激光束照射零件表面，从而形成熔融层，该熔融层经重新分布和凝固后产生粗糙度降低的表面。然而，该工艺的特点还包括瞬时形成热影响区，进而引发影响材料力学性能的微观结构变化。为理解Ti-6Al-4V激光粉末床熔融样品在激光抛光过程中的微观结构演变，本研究采用热模型预测熔池尺寸与热影响区域范围。此外，通过对比模拟结果与实验数据，验证了工艺模型的有效性。最后，实验研究还包括对激光抛光后材料硬度和残余应力的评估。

    关键词： 激光抛光、热模型、材料特性、增材制造、微观组织演变

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 选区激光熔化增材制造的TiB?/AlSi10Mg复合材料的致密化行为、微观组织演变及拉伸性能

    摘要： 通过选择性激光熔化（SLM）增材制造技术制备了TiB2/AlSi10Mg复合材料。研究了激光工艺参数对SLM成型复合材料致密化行为、显微组织演变及拉伸性能的影响。随着激光体积能量密度增加，致密化率提升，在激光扫描速度为1000 mm/s时达到99%。同时，TiB2颗粒随激光体积能量升高呈现部分熔化行为（凝固部分形成不规则形貌）和完全熔化状态（增强颗粒表面光滑）。当采用117 J/mm3激光能量密度时，高冷却速率与增强颗粒作为异质形核位点的完全熔化效应，使制备复合材料的胞状-枝晶显微组织及共晶相宽度显著细化。在此工艺条件下获得的TiB2/AlSi10Mg复合材料显微硬度（131.3 HV0.2）、抗拉强度（375 MPa）、屈服强度（260 MPa）和延伸率（3.1%）均显著高于未增强AlSi10Mg合金。

    关键词： 拉伸性能、铝基复合材料、选择性激光熔化、微观组织演变

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • Ti6Al4V合金激光粉末床熔融制造过程中的热动力学计算评估及相关微观结构演变

    摘要： 尽管激光粉末床熔融（LPBF）增材制造工艺产生的合金近非平衡微观结构正被快速报道，但整个过程的可解释热动力学却鲜少研究。为利用该增材制造工艺实现构建材料的理想性能，理解与之相关的热动力学至关重要。为此，我们基于有限元法开发了三维热动力学模型，以关联增材制造Ti6Al4V合金中演变的微观结构。该计算模型得出了单层多次激光扫描及多层堆叠构建整体部件时特定位置经历的热分布模式。X射线分析证实构建平面内存在(002)织构的针状马氏体(α′)相。通过计算预测增材制造Ti6Al4V合金不同方向(X、Y和Z)的热梯度大小，有助于理解原始β晶粒中针状马氏体晶粒形貌与取向的演变。合金的扫描电镜观察揭示了马氏体相内析出相的独特形貌，而其存在机制则通过预测热历史得以阐明。

    关键词： 热动力学、增材制造、微观组织演变、激光粉末床熔融、Ti6Al4V合金

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 考虑流动硬化与软化的激光粉末床残余应力解析力学建模

    摘要： 通过激光粉末床熔融（L-PBF）工艺制造部件时会产生残余应力，这会导致零件因裂纹萌生与扩展、疲劳寿命降低以及尺寸超差而失效。热载荷作用下，受应变硬化和流动软化影响的晶粒尺寸通过动态再结晶（DRx）及后续回复在近表层发生改变。合金的屈服强度主要由形核晶粒尺寸决定，并对流动应力和残余应力累积产生重大影响。本研究以IN718为探索材料体系，提出基于物理的分析模型来预测L-PBF过程中受应变硬化、流动软化和微观组织演化影响的残余应力。采用瞬态移动点热源法预测温度场。非均匀加热会使材料承受可能超过材料屈服强度的高热应力，该热应力通过点体载荷应力格林函数获得。采用Johnson-Cook材料本构流动应力模型确定屈服面，并对该模型进行改进以纳入流动软化和晶粒尺寸的影响。利用动态再结晶和晶粒细化模型，根据形核速率和生长速率得出的再结晶体积分数计算晶粒尺寸。由于循环加热冷却及材料屈服，结合塑性变形体积不变特性与平衡兼容条件，根据金属增量塑性和运动硬化行为预测残余应力累积。分析型残余应力模型的结果与X射线衍射测量获得的L-PBF制备IN718试样残余应力数据高度吻合。

    关键词： 残余应力、微观组织演变、应变硬化、流动软化、激光粉末床熔融

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 激光立体成形TA15/Ti2AlNb双合金中稀释区的形成机制与组织演变

    摘要： 本研究通过激光立体成形（LSF）制备了TA15/Ti2AlNb多层试样及双合金试样，分析了稀释区的形成机制与双合金的显微组织演变。结果表明：多层试样初始层间存在成分"台阶"分布，该现象可通过计算各沉积层中重熔区与沉积Ti2AlNb区的比例来解释；而TA15/Ti2AlNb双合金试样中"台阶"状成分分布消失，成分变化趋于连续平缓，这归因于后续多次重熔过程中合金元素的扩散及更长的热循环作用。该双合金试样宏观组织呈现TA15侧外延生长的柱状先共析β晶粒与Ti2AlNb侧等轴晶粒的分布特征，显微组织随Ti2AlNb含量增加呈现α+β→α+α2+B2+O的转变，导致显微硬度发生显著变化。

    关键词： 稀释区、微观组织演变、激光立体成形、TA15/Ti2AlNb双合金

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • AlSi10Mg合金激光熔覆过程中的热行为与微观组织演变建模

    摘要： 针对AlSi10Mg合金激光熔覆过程中的热行为与微观组织演变，提出了一种改进的三维有限元模型。通过实验与理论计算区分了AlSi10Mg粉末与合金的材料特性差异，为模拟提供了更可靠的参数依据。为研究熔覆层形成过程中的熔凝行为，建立了温度筛选判定机制以模拟粉末从粉态到熔融态再到合金态的演变过程。此外，针对粉末颗粒及其间隙的复杂热行为，采用简化指数衰减模型对热源进行修正。多道熔覆过程中采用考虑重熔区两侧材料特性与激光吸收率差异的复杂非对称热源。通过模拟熔池温度分布，该改进有限元模型可预测熔覆层几何形貌（忽略熔体流动影响）及温度历程。模拟结果表明：多道熔覆时非对称热源导致热量向未熔粉末扩散，使熔覆层沿宽度方向呈现不对称性。基于温度场模拟结果与AlSi10Mg粉末凝固特性，通过研究温度梯度(G)、凝固生长速率(R)、冷却速率(G*R)及G/R比值，预测了不同激光扫描参数下的凝固组织形貌与尺寸。扫描速度主要决定激光熔覆过程的冷却速率，进而影响组织形态——较高扫描速度产生更高冷却速率对应更细密组织。熔池底部形成粗大树枝晶，顶部则生成细小树枝晶。

    关键词： 模拟、微观组织演变、AlSi10Mg合金、激光熔覆、热行为

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光增材制造亚微米TiB2增强铝基复合材料的微观组织演变、摩擦学性能及内在机制

    摘要： 采用选择性激光熔化（SLM）技术，在不同激光功率下通过粉末混合物制备了亚微米TiB2颗粒增强的铝基复合材料。研究了SLM制备的AlSi10Mg/TiB2复合材料的微观组织演变和摩擦学性能?；竦昧司哂懈咧圃熘柿壳襎iB2颗粒在基体中均匀分散的铝基复合材料。EBSD结果表明，TiB2增强相的引入对晶体取向和平均晶粒尺寸无明显影响，但由于陶瓷颗粒抑制晶粒生长，晶粒尺寸分布明显变窄。随着激光功率从350W增至450W，SLM制备的复合材料表现出显微硬度持续升高、摩擦系数（COF）和磨损率持续降低的趋势。该复合材料显微硬度高达126 HV0.2，超过传统工艺制备的铝硅合金及复合材料。在450W激光功率下，块体复合材料因高制造质量、微观组织均匀性及良好界面结合的协同作用，获得低至0.65的摩擦系数和5.2×10?4 mm3N-1m-1的磨损率。

    关键词： 摩擦学性能、微观组织演变、选择性激光熔化（SLM）、铝基复合材料

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光选区熔化Inconel 718合金的激光抛光热力学分析及快速凝固研究

    摘要： 本文对选择性激光熔化（SLM）Inconel 718高温合金的激光抛光技术进行了热力学分析及快速凝固研究。检测发现激光抛光层孔隙率显著降低，其表面孔隙率较原始SLM制备表面降低了65.7%。结果表明抛光区温度超过1683 K，冷却速率高达约2.46×10? K/s。此外，抛光层由平均晶粒尺寸分别为10±2.4 μm的等轴晶和5±1.2 μm的柱状晶组成，热影响区（HAZ）存在平均尺寸3.5 μm的细小胞状晶粒。透射电镜（TEM）分析显示，原始层γ基体与Laves相的取向关系（OR）为Burgers取向关系[0 1 1]‖[0 1 1ˉ 2]Laves，而抛光层为[1ˉ 1 1]‖[1 2ˉ 1 3ˉ]Laves。

    关键词： Inconel 718高温合金，微观组织演变，晶体学取向，选择性激光熔化，激光抛光

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 厚316LN激光焊接接头在低温下的断裂机制分析

    摘要： 采用YLS-20000光纤激光器对厚度为20 mm的改性316LN钢进行激光焊接。对焊缝接头进行了显微组织表征及拉伸、断裂韧性测试，系统研究了断裂试样的显微组织演变以阐明断裂机制。焊缝由单一奥氏体相组成，具有胞状和柱状晶粒特征，且晶粒尺寸随弱取向性增大而变粗。激光焊接接头在室温（RT）和4.2 K下的Rm值几乎与母材相当，断口呈现大量韧窝和微孔洞的韧性断裂特征。焊缝在4.2 K下的断裂韧性降至母材的约84%。断裂韧性的提升主要归因于孪晶的存在和细晶粒尺寸，而降低则源于奥氏体向马氏体的部分应力诱导相变。这些因素的协同作用最终使焊缝断裂韧性获得良好改善。

    关键词： 断裂机制、力学性能、厚板、激光焊接、低温、微观组织演变

    更新于2025-09-12 10:27:22