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不同激光功率下激光气体氮化新型TiZrAlV合金的微观结构与显微硬度
摘要： 采用激光表面氮化工艺对Ti–20Zr–6.5Al–4V（T20Z，wt%）合金表面进行处理。通过将激光功率参数从120W调整至240W，研究了微观组织与显微硬度的演变规律。与未处理基体相比，所有经激光处理的T20Z试样均呈现两个具有显著差异的微观特征区域：致密TiN枝晶与α+β-Ti（重熔区RMZ）、掺杂部分β相的纳米级α板条（热影响区HAZ）。TiN枝晶的形成可通过熔凝过程中的系列复杂反应进行分析。激光功率提升导致TiN枝晶含量增加，这主要源于能量输入的增加。在HAZ区，自淬火效应促使纳米级α板条与残留β相形成。从表面至内部测量各区域的显微硬度分布，当激光功率设定为240W时，重熔区获得最高显微硬度值（*HV 916.8）。本研究阐释了激光表面氮化处理诱导产生的各类微观组织特征。
关键词： TiZrAlV合金、TiN枝晶、微观结构、激光表面氮化、显微硬度
更新于2025-09-19 17:13:59
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采用光谱分析法对AISI4140钢激光熔凝区显微硬度进行原位监测
摘要： 实时监测技术在激光辅助制造领域具有重要作用。该技术不仅能确保产品质量，还能节省后续检测的时间和成本。为开发激光熔池特性监测方法，本文采用不同参数的激光熔化AISI4140钢试样，并在激光加工过程中实时检测等离子体光谱，研究了熔池发射光谱与硬度的演变规律。通过无量纲分析法建立谱线强度与熔池硬度的关联，结果表明：在无量纲体系中，熔池无量纲显微硬度(H*)与无量纲激光能量密度(ln(δ*))呈线性相关；熔池无量纲显微硬度可用Fe I谱线无量纲强度(I*)、无量纲速度(v*)及无量纲激光能量密度作为变量的分段函数表示；基于各无量纲参数间的定量关系，建立了熔池硬度监测系统。经不同激光加工参数下的测试验证，预测平均误差低于3.1%，证明发射光谱可作为监测激光加工零件特性的潜在方法。
关键词： AISI4140钢、等离子光谱、激光辅助制造、显微硬度、无量纲分析、实时监测
更新于2025-09-19 17:13:59
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电子束熔融增材制造Ti6Al4V零件的激光精加工
摘要： 本研究探讨了增材制造（AM）零件激光表面精加工的可行性。为此，采用450瓦光纤激光器（连续波模式运行）对电子束熔融（EBM）制备的Ti-6Al-4V试样表面进行处理。实验过程中使用了不同的激光能量密度和扫描速度。为评估处理质量，通过三维轮廓仪、数字显微镜和扫描电子显微镜对原始试样及处理后试样进行分析。采用方差分析（ANOVA）检验工艺参数对精加工效果的影响程度及作用机制。结果表明，在最佳工艺条件下，激光处理可使表面粗糙度降低约80%。
关键词： 表面粗糙度、显微硬度、电子束熔化、光纤激光器
更新于2025-09-19 17:13:59
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超高强度钢（UHSS）的二氧化碳激光切割性能
摘要： 一种新型钢材——超高强度钢（UHSS）在重型卡车领域应用后，已被汽车工业采用。其更高的抗拉强度和改良的机械性能，特别是在白车身（BIW）结构关键底盘部位的应用，是选择该材料的主要原因。由于冲压模具工艺效果不佳，激光切割被确定为这种硬化材料的最终修边方法。通过改变激光功率、切割速度、辅助气体类型及压力等参数，研究了CO?激光切割UHSS的性能，以明确这些参数对切割质量的影响。根据EN ISO 9013标准，针对1.7毫米厚22MnB5硼钢UHSS，从切缝宽度、垂直度和显微硬度等方面评估切割质量。结果表明：热影响程度与能量密度及气体类型相关——较高热暴露会产生更宽切缝但提升垂直度；同时氮气切割能获得更好的切边质量和材料完整性，热影响区（HAZ）和马氏体相变等等温效应也清晰可见。
关键词： 垂直度，22MnB5，显微硬度，二氧化碳激光器，切缝宽度
更新于2025-09-19 17:13:59
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Ti-6Al-4V钛合金的水下线材馈送激光沉积
摘要： 首次采用激光沉积喷嘴对Ti-6Al-4V合金进行了水下送丝激光沉积(UWLD)，研究了沉积道外观、几何特征、显微组织及显微硬度。较低气体流速下，残余水的吸收和气溶胶颗粒对激光束的散射导致UWLD不稳定并降低熔融金属润湿性。提高气体流速后，气溶胶颗粒密度降低，激光能量密度增加且熔融金属冷却速率下降，使得UWLD沉积道高度和沉积角减小，同时对应宽度与熔深增大。当气体流速为10 L/min时，沉积金属显微组织上部由粗大板条α相构成，中下部则包含不同尺度的针状马氏体α′相。将气体流速提升至20 L/min时，显微组织主要为针状马氏体并伴少量α相，且马氏体晶粒尺寸更大、织构更强。在20 L/min气体流速下，UWLD Ti-6Al-4V合金沉积过程稳定，获得了无氧化层的均匀沉积道。
关键词： Ti-6Al-4V合金、激光传播机制、微观结构、显微硬度、水下丝基激光沉积、几何特征
更新于2025-09-19 17:13:59
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Ti-6Al-4V钛合金光纤激光焊接接头中铝元素的分布
摘要： 在激光焊接过程中，溶质元素因烧损和熔池流动导致的不均匀分布会影响接头质量。本文采用4千瓦光纤激光器对3毫米厚的Ti-6Al-4V试样进行不同铝硅粉预设比例的对接焊实验，研究了铝溶质元素的分布及其对最终焊缝显微组织和力学性能的影响。结果表明：铝元素的自扩散与熔池流动共同影响激光焊接中的合金元素分布。添加90%铝粉+10%硅粉的焊缝显微硬度显著高于纯Ti-6Al-4V焊缝，差值约130HV。同时该复合焊缝中的针状α'相尺寸更细小，并呈现篮织状组织。本研究有助于深入理解Ti-6Al-4V合金激光焊接过程中铝溶质元素的分布规律及其对接头质量的影响，为改善该合金激光加工时的焊缝或表面性能提供了参考依据。
关键词： Ti-6Al-4V合金、结构形貌、激光焊接、元素分布、显微硬度
更新于2025-09-16 10:30:52
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分层复合材料（材料、制造、工程）|| 4. 激光金属沉积法制备不锈钢基功能梯度材料
摘要： 材料加工技术的最新进展催生了被称为功能梯度材料（FGMs）的先进复合材料。功能梯度材料是一种多层结构，其成分和/或微观结构在材料体积内呈空间梯度变化。本章概述了功能梯度材料的概念及其发展历史，简要介绍了功能梯度材料的当前及潜在应用以及各种分类方法。同时探讨了采用激光金属沉积（LMD）工艺制备功能梯度材料的过程，以及LMD工艺参数对激光加工材料质量的影响。文中还展示了通过LMD制备金属-金属功能梯度材料的相关研究，并呈现了关于激光沉积成分梯度316L/17-4PH合金微观结构与显微硬度的研究成果。
关键词： 激光金属沉积、先进复合材料、微观结构、显微硬度、功能梯度材料
更新于2025-09-16 10:30:52
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工艺参数和热输入对激光焊接钛Ti-6Al-4V合金焊缝几何形状的影响
摘要： 激光束焊接是最受青睐的焊接技术之一，因其具有更高的焊接速度、更小的焊缝尺寸和变形量，在工业领域的重要性与日俱增。此外，其高焊缝几何强度和极小的热影响区特性，使其适用于多种工业应用场景。本研究通过考察钛合金激光焊接，探究工艺参数对焊道几何形态及冶金性能的影响。通过改变激光功率和焊接速度来分析其对焊缝几何形态形成的作用机制。熔合区的宽度与深度随焊接条件变化而改变，焊缝区晶粒细化程度显著，且热影响区宽度会随激光焊接功率产生明显变化。通过获得最佳焊道几何形态及控制热影响区宽度，最终实现对焊缝接头力学性能的调控。
关键词： 热输入、熔合区、微观组织、力学性能、激光焊接、显微硬度、焊缝几何形状、钛合金
更新于2025-09-16 10:30:52
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使用实验室发光二极管单元聚合的间接复合材料的性能
摘要： 本研究评估了发光二极管（LED）单元的光强度以及五种实验室聚合设备对硬度和弯曲强度的影响。采用五种设备（α - Light II、Hyper LII、LED Cure Master、Twinkle LED和α - Light V）对两种间接复合材料（Cesead N和Solidex Hardura）进行聚合。使用分光辐射计测量这些设备的光强度。光照后，测定努普硬度值、弯曲强度和弹性模量。在400至500纳米波长范围内评估光强度显示，α - Light V和Hyper LII设备的 光强度最高。对于这两种复合材料的顶面，α - Light V和Hyper LII的努普硬度值显著更高。对于这两种复合材料，五种聚合设备的弯曲强度没有差异。目前结果表明，Cesead N和Solidex Hardura复合材料可通过实验室LED设备充分聚合。
关键词： 显微硬度、光源、发光二极管、间接复合材料、实验室光聚合
更新于2025-09-16 10:30:52
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采用粒子群算法对Nimonic 263激光切割进行实验优化
摘要： 本文通过对Nimonic 263合金板材开展实验研究，确定了激光切割控制参数（辅助气体压力、光束焦点位置、激光功率和切割速度）的最佳组合方案，以实现切割区域多特性指标的优化。为设计满足多响应特定要求的激光切割参数，研究采用先进的多响应优化方法。在通过统计方法处理实验数据建立工艺评价指标后，利用人工神经网络(ANN)确定了切割参数与工艺评价指标间的函数关系。基于训练完成的ANN模型，采用粒子群优化算法(PSO)寻优激光切割参数最佳值。鉴于PSO算法效能受参数设置影响，研究详细分析了PSO特有参数的配置方案。将PSO推荐的优化参数应用于验证试验，结果显示优化参数显著改善了切割质量，并证实该方法具有实际应用价值。特别值得注意的是，Nimonic 263合金切割区域的表面质量、微观组织结构及力学性能均获得显著提升。
关键词： 人工神经网络（ANNs）、显微硬度、激光切割、微观结构表征、Nimonic 263合金、参数优化、粒子群优化算法、模拟退火算法（SA）、表面粗糙度
更新于2025-09-16 10:30:52