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oe1(光电查) - 科学论文

26 条数据
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  • 多道次混合激光-电弧焊接316L钢的微观组织与残余应力数值模拟及实验研究

    摘要： 在多层焊接中，焊道间的相互作用对整体接头性能影响显著。因此，针对316L不锈钢多层混合激光-电弧焊接开展了实验研究与热塑性分析，提出合理热源模型分别模拟混合激光-电弧焊接（HLAW）与激光束焊接（LBW）。温度场及残余应力分布的模拟结果均通过实验测量验证且吻合良好。在此基础上，结合模拟结果与冶金分析，根据温度历程对多层焊缝组织进行分区，解析了重熔区（RZ）析出羽毛状铁素体的形成机制。该羽毛状铁素体能提高焊缝层间位置的显微硬度。此外，通过模拟与X射线衍射（XRD）测量多层焊缝厚度方向的残余应力，间接揭示了重熔区晶粒尺寸及取向的变化规律。

    关键词： 残余应力、微观组织、有限元分析、混合激光-电弧焊接

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • D406A超高强度钢多道次窄间隙激光焊接特性

    摘要： 提出了一种通用且适用的方法来预测D406A超高强度钢窄间隙激光填丝焊接的接头质量。在预测的最优焊接参数下可获得无缺陷接头，此时窄间隙激光填丝焊接的生产效率约为当前工业实际应用的传统钨极氩弧焊的3.75倍。与钨极氩弧焊接头相比，激光焊接头熔合区组织更均匀，导致熔合区显微硬度沿厚度方向的波动更小。激光焊接头焊接态抗拉强度略高于钨极氩弧焊接头，而延伸率提高了15.9%。采用双目立体三维扫描方法对比了D406A接头激光焊与钨极氩弧焊的残余变形，值得注意的是激光焊接头的变形量仅为钨极氩弧焊接头的21%。窄间隙激光填丝焊接是D406A钢焊接结构制造中传统钨极氩弧焊的可行替代工艺。

    关键词： 超高强度钢、焊接变形、填充焊丝、窄间隙激光束焊接、微观组织

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 高功率密度连续激光束对Cu-Cr合金的表面纳米晶化处理

    摘要： 在Cu-30Cr（重量百分比）过共晶合金上，通过高功率密度（1.08×10? W/cm2）的连续激光束制备了厚度约300微米的纳米结构表面层。富铬颗粒的平均晶粒尺寸细化至约40纳米，铜中铬的固溶度极限扩展至1.96原子百分比。实验结果表明：富铬球状体在富铜基体中的分散源于富铬球状体的布朗运动，而液相分离过程中高达5.75×10? K/s的冷却速率抑制了富铬球状体之间的碰撞。

    关键词： 凝固、表面纳米晶化、微观组织、Cu-Cr合金、激光表面熔凝

    更新于2025-11-21 11:18:25

  • 三维振动对SS316L合金激光熔覆的影响

    摘要： 作为表面改性的常用方法，激光熔覆技术在金属零件表面硬化与修复中具有重要作用。然而熔覆件中存在的裂纹、拉应力及气孔等缺陷会显著影响其性能与应用。本研究采用三维振动辅助激光熔覆工艺，在45钢基体上制备了SS316L熔覆层，系统分析了不同振动参数下涂层组织结构及结合界面的性能差异。通过光学显微镜和扫描电镜对熔覆层与基体组织进行观察发现：三维振动能有效细化熔覆层中的柱状树枝晶，其振荡作用既加速熔池液态流动又促进热传递，既降低温度梯度又提高凝固生长速率；同时振动显著减少了熔覆层气孔率与最大孔径尺寸。三维振动辅助使熔覆层平均显微硬度明显提升，实验表明其效果优于单一垂直振动。该方法为改进激光增材制造与再制造提供了可行途径。

    关键词： 激光熔覆、显微硬度、三维振动、微观组织

    更新于2025-11-21 11:18:25

  • 激光焊接TRIP 750钢板的可焊性与力学性能

    摘要： 形变诱导塑性钢已在汽车和航空航天工业中得到开发并广泛应用。这类钢因具有贝氏体关联的先共析铁素体和显著残余奥氏体含量的复杂微观结构，展现出与高成形性相关的延展性和机械强度。其焊接性受限于合金元素含量过高——成分中的高合金含量会使热循环改变精心设计的微观结构，进而导致焊接接头力学性能不理想。激光焊接具有相对较低的热输入，因此可获得较窄的热影响区。目前已知文献尚未明确报道TRIP钢激光焊接后熔合区与热影响区的微观结构特征及其力学行为。本研究旨在通过单轴拉伸和Erichsen成形试验，表征激光焊接TRIP钢的微观结构与力学行为。采用不同激光焊接工艺参数对TRIP 750钢板试样进行焊接，分析其对材料微观结构、硬度和机械强度的影响。经初步试验确定最佳工艺参数为：激光功率900W，焊接速度50mm/s。在此条件下，熔合区几乎完全为马氏体组织，热影响区则为铁素体与马氏体的混合组织。有限元分析证实了马氏体相变过程——当材料达到马氏体开始温度时，其冷却速率达4200°C/s。熔合区平均硬度为530HV，热影响区为550HV，而母材硬度为270HV。力学性能方面，焊接试样的抗拉强度达740MPa，均匀变形阶段的延伸率达22%。焊接板材的Erichsen指数在48.5kN载荷下达到15mm，与未焊接母材相当。无论是单轴拉伸试验还是Erichsen试验，断裂均发生在远离焊缝的母材区域，表明焊接构件具有良好的韧性。

    关键词： 相变诱发塑性钢、微观组织、硬度、拉伸试验、埃里克森试验、激光焊接

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 激光冲击强化处理的2024-T351铝合金梯度微观结构与振动疲劳性能

    摘要： 为研究激光冲击强化对振动疲劳性能的改善及其强化机制，采用纳秒激光对2024-T351铝合金进行强化处理。随后测量了处理后合金的微观组织、残余应力、纳米硬度和表面粗糙度，进而评估其振动疲劳损伤与疲劳寿命，并观察振动断裂形貌。结果表明：冲击表面晶粒得到细化，激光冲击强化获得-141MPa残余压应力和3.1GPa纳米硬度。根据冲击后微观组织与断裂形貌的关系推断，晶界数量增加导致裂纹萌生速率降低和裂纹萌生寿命提高；残余压应力减缓了裂纹扩展速率并延长了裂纹扩展寿命。因此激光冲击强化使振动疲劳总寿命提升约63.5%。

    关键词： 激光冲击强化、振动疲劳、2024-T351铝合金、残余压应力、微观组织

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 脉冲Nd:YAG激光焊接L-605钴基合金焊缝的EBSD表征

    摘要： 本文研究了L-605钴基合金的脉冲Nd:YAG激光焊接。考察了焊接热输入（HI）对焊缝熔深、微观组织及力学性能的影响。采用配备电子背散射衍射（EBSD）探测器的场发射扫描电镜进行微观组织表征。结果表明：在板-板堆焊构型中，当HI值控制在48-80 J/mm范围内时可获得全熔透优质焊缝。EBSD分析显示，低HI值制备的双道焊试样中，焊缝金属奥氏体晶粒的{100}晶向平行于横向与焊接方向；而高HI值制备的单道焊试样中，〈100〉晶向与焊接方向呈40°-50°强择优取向。相较于母材，单/双道焊试样的硬度均有所提升。拉伸试验表明焊缝抗拉强度等于或高于母材。总体而言，HI值变化对焊缝力学行为无显著影响。

    关键词： 电子背散射衍射分析、微观组织、激光焊接、力学行为、钴基合金

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 厚HSLA钢激光-电弧复合焊接中填充金属分布与加工稳定性

    摘要： 高功率激光束焊接形成的焊缝具有深而窄的几何特征。通过电弧源添加填充焊丝形成激光-电弧复合焊接（LAHW）工艺，对获得所需力学性能至关重要。由于熔化焊丝向焊缝根部输送能力较弱，其在整个焊缝深度方向的分布情况备受关注。准确识别填充金属分布具有很大挑战性。金属粉芯焊丝能提供高密度的非金属夹杂物（NMIs），这对针状铁素体形核非常重要。基于焊缝中非金属夹杂物的统计特征可以准确判断填充金属分布情况。本研究发现填充金属含量向根部呈线性递减趋势，焊缝上部填充金属聚集明显，在45-55%深度处出现陡降且纵向剖面呈现波浪状分布。纵向方向观察到显著硬度变化，根部硬度值可达>300HV。根据先共析奥氏体晶粒形貌分析，75%深度处因熔池流动不稳定湍流产生了大量气孔。工艺参数的精细平衡对保证工艺稳定性和填充金属分布均匀性具有重要作用。

    关键词： 填充金属分布、微观组织、厚钢板、非金属夹杂物、高强度钢、力学性能、激光-电弧复合焊接

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • AISI316L不锈钢三维激光材料沉积的基础研究

    摘要： 激光材料沉积（LMD）作为一种直接激光沉积增材制造技术，已广泛应用于制备全致密金属零件。然而，由于LMD工艺中普遍采用的并行沉积方式，即使目标零件形状不规则且相对复杂，在成形过程中仍会出现阶梯效应。本文首先验证了能确保薄壁零件完美制造的z轴增量合理范围，基于离焦量和z轴增量对沉积高度的影响，提出了一种新型三维激光材料沉积工艺，为避免阶梯效应和碰撞提供了新途径。通过实验研究了沉积策略（并行与三维沉积方式）及斜面角度对所制斜面薄壁零件显微组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明：无论采用何种沉积方式，斜面薄壁零件高侧附近的晶粒尺寸均随斜面角度增大而增加，这是由累积热量增多所致。不同沉积方式零件的平均硬度基本相同，但硬度分布差异显著。此外，随着沉积高度增加，硬度持续上升至距基板约25mm处后开始下降。并行沉积方式零件的抗拉强度（UTS）和延伸率略高于三维沉积方式零件。无论采用何种沉积方式，UTS和延伸率均随拉伸加载方向与水平方向夹角（β）增大先升后降。当β分别为45°（并行沉积）和25°（三维沉积）时，两种沉积方式分别呈现最大UTS值，此时拉伸加载方向近似垂直于滑移面，既保证剪切力最小，又使熔池边界承受最高拉伸力；当β为90°时UTS最小。

    关键词： 机械性能、Z向增量、微观组织、三维沉积方式、激光材料沉积

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • Nd:YAG激光冲击强化对商业纯钛(CP-Ti)表面完整性和残余应力的强化机制

    摘要： 在本研究中，我们尝试探究大规模激光冲击喷丸（MLSP）技术通过直接烧蚀与约束烧蚀两种等离子体模式产生冲击波，对商用纯钛（CP-Ti）铸态哑铃形与圆柱形试样表面完整性的影响，并与未处理CP-Ti进行对比。MLSP通常采用大规模喷丸模式以在整个试样上诱导均匀的残余压应力与表面形变。喷丸处理后进行拉伸测试获取抗拉强度、弹性模量及延伸率。采用数字显微镜、光学显微镜、配备能谱仪（EDS）的扫描电镜（SEM）及X射线衍射仪（XRD）对激光冲击喷丸材料的微观结构与表面形貌进行研究。结果表明：约束烧蚀模式下的激光冲击喷丸使CP-Ti表面呈现更优的微观结构变化，抗拉强度提升，显微硬度提高73.08%，表面粗糙度增大，并产生420 MPa的残余压应力，这些特性可延长牙科种植修复材料的咀嚼效能与尺寸稳定性。

    关键词： 大功率激光喷丸、直接烧蚀模式、约束烧蚀模式、微观组织、显微硬度

    更新于2025-09-19 17:13:59