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通过激光浮区法可获取的难以捉摸的超硬B6C材料
摘要： 碳化硼是当今最具前景的陶瓷材料之一：其机械性能卓越，未来短期内有望实现关键性应用。由于烧结性是实现这一目标最关键的制约因素，创新且具有竞争力的烧结工艺成为该碳化物科技领域极具吸引力的研究课题。本研究首次报道了激光浮区法制备碳化硼的应用，对所制样品进行了细致的晶体学、微观结构及力学性能表征。当采用关键生长速率条件时，意外获得了B6C复合材料。由于该材料是自然界最坚硬的物质之一，且仅在热压条件下通过极高压力和温度才能获得，本技术的应用为制备提供了极具前景的替代方案。该材料的硬度和弹性模量分别达到52 GPa和600 GPa，接近文献报道的理论预测值。
关键词： 机械性能、微观结构、超硬材料、激光浮区技术、碳化硼
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用铜中间层激光焊接钛合金与不锈钢接头的表征
摘要： 本研究中，采用铜作为中间层来抑制钛合金与不锈钢连接时脆性钛铁金属间化合物的形成。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析了接头显微组织，并测量了接头的抗拉强度。通过改变铜中间层厚度来控制基材熔化量，从而调节焊缝中的熔合比例。随着铜中间层厚度增加，焊缝中基材熔化量减少，而铜固溶体含量增加。钛合金侧形成了钛铜化合物层，其宽度随热输入增大而增加。接头抗拉强度主要受钛铜化合物层影响，随该化合物层宽度增加呈现先升后降的趋势。
关键词： 机械性能、微观结构、TC4钛合金、激光焊接、SUS301L不锈钢
更新于2025-09-12 10:27:22
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加工参数对选区激光熔化制备Ti6Al4V点阵结构内部孔隙率及缺陷类型的影响
摘要： 采用选择性激光熔化技术，通过调节激光功率和扫描速度等广泛工艺参数制备了Ti6Al4V点阵结构，以研究这些参数对支柱直径和内部孔隙形态的影响，从而确定最佳工艺条件。利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)分析了工艺参数对支柱尺寸及内部孔隙的影响。结果表明：低激光功率条件下，随着扫描速度增加支柱尺寸减??；中等激光功率(200 W)时支柱尺寸持续减小至2400 mm/s扫描速度后趋于稳定；高激光功率(250 W、300 W)下不同扫描速度的支柱尺寸呈现波动变化。截面点阵结构的显微图像显示出多种内部孔隙形态，据此建立了工艺图谱以明确不同工艺条件下的缺陷类型，划分出五个特征区域：气体孔隙区、匙孔区、不规则缺陷区、球化区和未熔合缺陷区。综合评估表明100 W-1600 mm/s的SLM工艺参数为最优条件，该组参数制备的点阵结构支柱尺寸最接近设计值且内部孔隙最少，针对该条件开展了力学性能与显微组织分析。
关键词： 缺陷、参数研究、选择性激光熔化、机械性能、晶格结构
更新于2025-09-12 10:27:22
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等离子体处理粘土在激光烧结（LS）用粘土/聚合物纳米复合粉末中的可行性
摘要： 已知在尼龙中添加少量纳米粘土可改善所得纳米复合材料的机械性能。然而要实现粘土在基体聚合物中的均匀分散与分布仍具挑战性。本研究通过等离子体处理的有机粘土/尼龙12纳米复合材料的制备与表征实验，旨在实现粘土薄片在尼龙12颗粒表面的更佳分散。采用空气等离子体刻蚀技术增强粘土与聚合物的相容性，确保复合材料粉末中粘土的均匀分散。利用热压机下行热烧结（DHS）工艺将纯粉末与复合粉末加工成拉伸试样和XRD试样。通过低压扫描电子显微镜（LV-SEM）进行形貌分析，表征粉末及最终复合材料试样的断裂表面与粘土分散状态。热重分析（TGA）测试表明，即使在高温度条件下，刻蚀粘土（EC）也比未刻蚀粘土（NEC）具有更高稳定性。通过拉伸试验研究了粘土配比及等离子体处理工艺对纳米复合材料机械性能的影响：采用3% EC/N12粉末制备的复合材料弹性模量提升约19%，而3% NEC/N12粉末制备的复合材料仅提升14%。最显著的是，使用刻蚀粘土时测试数据离散性大幅降低，这归因于等离子体处理的粘土在聚合物粉末及最终复合材料中实现了更均匀的分布与更好的分散效果。
关键词： 粘土/聚合物纳米复合材料、机械性能、等离子体处理的粘土、激光烧结、尼龙12
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过相形态调控与多壁碳纳米管导电填料掺杂实现聚偏氟乙烯介电纳米复合材料的简易制备及性能研究
摘要： 通过同时控制相形态和引入导电填料，成功制备了一种新型PVDF介电纳米复合材料，并对其机械、热学及介电性能进行了研究。力学分析表明，在PVDF纳米复合材料中引入改性MWCNTs（MWCNTs-COOH）可显著提升拉伸强度（Ts）和弹性模量（Em）。当填料含量为12 wt%时，MWCNTs-COOH/PVDF的Ts可达64.6 MPa。XRD测试显示，添加MWCNTs-COOH和MWCNTs促进了PVDFβ相的形成。DMA分析表明，原始MWCNTs的加入使PVDF纳米复合材料的玻璃化转变温度略有升高，而MWCNTs-COOH的增强效果更为显著。介电性能分析显示，原始MWCNTs更易在PVDF基体中形成局部导电网络，促进电子位移极化并提高介电常数。当MWCNTs含量为12 wt%时达到渗流阈值，介电常数（ε0）达286，是纯PVDF的36倍。本研究为制备兼具优异介电性能、良好力学特性、易加工性且低成本的高分子复合材料提供了简便方法。
关键词： 聚偏氟乙烯（PVDF）、热性能、介电性能、多壁碳纳米管（MWCNTs）、机械性能
更新于2025-09-11 14:15:04
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通过激光增材制造分散纳米颗粒的铝材料
摘要： 虽然激光打印金属的机械性能和热稳定性通常不如传统加工金属，但在其中引入并分散纳米颗粒应能提升其性能。然而这在激光增材制造过程中仍难以实现。我们在此展示：通过纳米复合粉末的激光熔融可逐层沉积纳米颗粒增强铝材，其激光吸收率较纯铝粉末提升近一个数量级。这种激光打印纳米复合材料屈服强度高达1000兆帕，塑性超过10%，杨氏模量约200吉帕，在结构金属中兼具最高比杨氏模量与比屈服强度之一，较其他铝基材料还具有更优的比强度及高达400°C的热稳定性。性能提升归因于高密度均匀分散的纳米颗粒、纳米颗粒与铝基体间的强界面结合以及超细晶粒尺寸。
关键词： 机械性能、铝、激光增材制造、热稳定性、纳米颗粒
更新于2025-09-11 14:15:04
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后热处理对Al-Mg-Li合金激光焊接接头相组成及强度的影响
摘要： 本研究探讨了激光束焊接及焊后热处理对1424合金（铝-镁-锂）接头相组成与力学性能的影响。将接头在特定温度保温后进行淬火与人工时效处理。通过电子显微镜、常规X射线衍射及同步辐射衍射技术开展结构研究。优化热处理工艺参数以促进焊缝中强化相的形成，这些强化相赋予接头力学强度。首次获得了抗拉强度σuts=500 MPa的1424铝合金焊接接头，该强度值通过焊后退火+淬火+人工时效工艺组合实现。
关键词： X射线衍射、铝锂合金、激光焊接、电子显微镜、同步辐射、机械性能
更新于2025-09-11 14:15:04
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选择性激光熔化Ti25Ta的二次熔炼工艺与微观组织
摘要： 本研究采用新兴的定制化植入物制造技术——选择性激光熔融（SLM），对具有骨科应用前景的Ti25Ta合金元素粉末混合物进行了加工。通过研究激光扫描速度和扫描策略对材料密度及均匀性的影响发现：在优化工艺参数下可获得致密（>99.99%）无孔隙材料，其中"重熔"扫描策略能改善钽粉熔融效果并避免匙孔缺陷。SLM制备的Ti25Ta经拉伸和超声模量测试显示：其屈服强度与SLM商用纯钛相当（426±15 MPa），但弹性模量显著降低至65±5 GPa。重熔扫描策略使屈服强度提升至545±9 MPa（弹性模量不变），但延伸率从25±1%降至11±4%。透射电镜分析表明该微观组织主要由六方α′马氏体构成，在部分熔融钽颗粒附近的富钽区域形成了少量正交α′′马氏体——这一现象得益于重熔扫描过程中增强的扩散作用。观测到α′′相的成分范围约为40-50 wt.%钽。电子背散射成像（BSI）和背散射衍射（EBSD）显示原始β晶粒呈近等轴形态且α′马氏体具有轻微织构，而重熔扫描会破坏原始β晶粒结构并形成随机取向的α′板条。
关键词： 机械性能、生物医学、选择性激光熔化、钛、钽
更新于2025-09-11 14:15:04
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激光切割机的热成像监测
摘要： 计算机数控（CNC）激光切割工具因其更高的精度、非接触式加工、更高生产率和更低能耗，正发展成为传统切割系统的替代方案。研究人员采用红外相机监测钢板的激光切割过程。尽管该过程非常复杂，但为了解释红外相机实验测得的温度场，仍提供了点热源沿钢板表面单方向移动时在钢板上产生的温度场的解析解。
关键词： 机械性能、激光切割机、红外热成像
更新于2025-09-11 14:15:04
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碳纤维增强复合材料层压板在光纤激光切割过程中的热损伤及其对力学行为和应变分布的影响
摘要： 光纤激光切割是加工碳纤维增强复合材料（CFRP）的一种高效替代方案，但其对CFRP层合板应变分布及力学行为的影响尚未完全明确。本文旨在研究激光切割参数对热缺陷及相关力学性能的影响。数字图像相关（DIC）技术成功应用于拉伸载荷下全场应变分布的评估，并探究了应变分布与失效演化/模式的关系。结果表明：入口和出口表面存在基体凹陷、树脂分解、纤维毛刺和分层等多种热缺陷，加工表面则以微裂纹、孔洞和条纹为主。含孔CFRP层合板的拉伸强度与激光加工参数密切相关。DIC分析显示裂纹扩展及失效模式与孔周高应变区高度吻合。试验终止时的主要失效模式为基体-纤维界面开裂、纤维断裂及劈裂。
关键词： 应变分布、激光切割、机械性能、碳纤维增强复合材料
更新于2025-09-11 14:15:04