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基板预热温度对激光熔覆沉积技术制备的12CrNi2合金显微组织、性能及残余应力的影响
摘要： 本文研究的12CrNi2合金钢粉末主要用于制造核电站应急柴油机凸轮轴。激光熔覆沉积技术对核电站应急柴油机凸轮轴的制造具有重要意义，具有降低材料成本和缩短制造周期的优势。然而，由于沉积过程中构件受热极不均匀，会产生复杂的残余应力场，导致构件出现裂纹缺陷和残余变形。本文采用激光熔覆沉积技术在Q460E高强度结构钢基体上制备了不同预热温度下的12CrNi2块体试样，并建立了有限元残余应力分析模型，研究不同预热温度对试样组织、性能及残余应力的影响。实验与有限元模拟结果表明：随着预热温度升高，熔覆层中马氏体/贝氏体含量减少，铁素体含量增加。合适的预热温度（150℃）具有良好力学性能。各试样表面残余应力随预热温度升高而降低。纵向应力在后端熔覆部位较大，横向残余应力沿扫描方向两侧较大。
关键词： 基板预热、12CrNi2合金钢粉末、残余应力、激光熔覆沉积、微观组织与性能
更新于2025-11-28 14:24:20
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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
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相变温度和预热对多道次多层激光金属沉积残余应力的影响
摘要： 为研究相变温度和预热对多层多道激光金属沉积（LMD）残余应力的影响，采用具有不同相变特征的五种合金分别进行了有/无预热的多次多层LMD试验，并通过钻孔法测量其残余应力?；谑笛榛竦玫奈锢硇阅苁荩⒘税啾湫вΦ挠邢拊Ｐ?。结果表明：低温固相变具有拉应力松弛效应，会形成压应力区，且该松弛效应随相变温度升高而减弱；与单道LMD不同，高温固相变在多次多层LMD过程中未表现出显著的拉应力松弛效应。当固相变温度较低时，预热仅能在有限程度上改善应力场均匀性；但当预热使热循环最低温度超过固相变起始温度时，固相变的拉应力松弛效应可得到充分发挥。
关键词： 有限元分析、预热、相变温度、残余应力、激光金属沉积
更新于2025-11-28 14:24:20
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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
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通过脉冲激光工程解决卤化物钙钛矿薄膜的可靠性和电子传输动力学问题
摘要： 钙钛矿材料的长期性能与稳定性会受到其多孔微观结构、拉应力残余及电子传输动力学的负面影响。本研究采用高速脉冲激光加工技术对有机-无机卤化物钙钛矿进行结构调控，成功实现了无孔隙晶体结构、缺陷减少及拉应力残余降低等有益改性。该技术还能促使钙钛矿薄膜从p型半导体转变为n型半导体，这一转变源于晶体结构变化引发的载流子动力学行为改变。与传统热退火相比，脉冲激光处理后钙钛矿薄膜的残余拉应力降低40%，显著提升了材料稳定性。脉冲激光诱导的热机械冲击动量可制备无孔隙钙钛矿薄膜，从而大幅增强器件可靠性。在室温80%湿度环境下经过500小时测试，脉冲激光处理薄膜的分解速率较传统热退火样品降低两倍以上。经脉冲激光处理的钙钛矿薄膜热分解温度提升约20°C，达到220°C。该脉冲激光加工技术通过精准的温度与载荷控制，为钙钛矿薄膜的结构定制提供了可扩展的工艺方案，不仅有助于开发适用于严苛工况的钙钛矿器件，还将推动高性能光电器件应用的发展。
关键词： 半导体、钙钛矿、稳定性、微观结构、残余应力
更新于2025-11-14 15:24:45
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In<sub>x</sub>Ga<sub>1-x</sub>As/InP异质结构在正负失配体系中的表面-界面分析
摘要： InxGa1-xAs/InP体系中In含量的变化导致晶格常数改变，进而引发衬底InP与正失配之间的负失配现象。本研究采用多种表征技术，探究了正负失配体系中InxGa1-xAs/InP(100)的表面形貌与位错关系。相同失配条件下，负失配的表面形貌和质量效应均强于正失配。这是因为在负失配体系中，薄膜生长过程中界面无序度增加导致位错密度上升，同时衬底中的位错更易迁移至薄膜内，从而增大薄膜及其位错密度。此外还阐明了缓冲层的作用机制：缓冲层的引入首先抑制了衬底中的位错运动，其次降低了外延层与衬底间的失配度，从而减少失配位错。
关键词： 表面/界面，晶格失配，InxGa1-xAs/InP，残余应力，位错
更新于2025-09-23 15:23:52
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单晶硅纳米磨削过程中残余应力的产生与分布
摘要： 单晶硅磨削过程中产生的残余应力会导致晶圆翘曲，并给后续的夹持、划片等工序带来困难。该应力还可能引发裂纹形成和腐蚀现象，对硅元器件的电学性能造成损害。本研究采用阶梯线湿法腐蚀技术，通过共聚焦激光显微拉曼光谱分析了磨削硅片的相变及残余应力分布规律。随着腐蚀深度增加，残余应力呈现压应力减小、拉应力呈离散分布的趋势。通过分子动力学(MD)模拟计算了单晶硅纳米磨削过程中的残余应力产生机制，观察到以相变硅形式存在的亚表面损伤(SSD)，其损伤深度随切削深度变化。研究还分析了相变硅的体积收缩效应，以阐明磨削机理及磨削硅残余应力的成因?；赟toney理论和MD模拟获得的非晶相体积收缩率，建立了预测磨削硅亚表面压应力变化趋势的理论模型。
关键词： 单晶硅、残余应力、纳米研磨、相变、分子动力学
更新于2025-09-23 15:21:21
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静磁场对激光重熔Inconel 718高温合金残余应力与微观组织演变的影响
摘要： 作为一种典型的增材制造技术，直接能量沉积法因残余应力和结构变形问题而限制了其进一步应用。因此，降低残余应力对增材制造至关重要。本研究在Inconel 718高温合金激光重熔过程中引入横向静态磁场，探究其对残余应力和微观结构变化的影响。采用X射线衍射技术检测残余应力变化，利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察微观组织演变。研究发现，在0.55T磁场作用下，重熔区域的压应力从392.50MPa显著降至315.45MPa。此外，观测到磁场使平均枝晶间距减小约32%。激光重熔过程中，施加的电磁力抑制了熔池内流场，降低了热传递并减缓冷却速率，从而直接减少了残余应力?；谘芯拷峁懦∮型晌す庠霾闹圃旃辜杏嘤αΦ挠行Х椒ā?
关键词： 激光直接沉积、静磁场、Inconel 718高温合金、激光重熔、残余应力、热电磁力
更新于2025-09-23 15:21:01
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受大颗粒冲击的薄膜光伏电池残余应力分析
摘要： 残余应力对光伏电池的光电转换性能和使用寿命都起着至关重要的作用。本文采用基于背散射拉曼光谱的新方法，分析了激光驱动大质量微粒冲击所引起的三结电池（即GaInP/GaInAs/Ge）的残余应力。同时通过光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）研究了导致光伏电池损伤并产生残余应力的冲击过程。结果表明，光伏电池会呈现多种损伤模式。同时分析发现，受冲击损伤后的光伏电池中产生了高达数百兆帕的强残余应力，为更好地理解光伏电池在使用寿命期间的损伤行为和残余应力特征提供了有效视角。
关键词： 损伤行为、残余应力、光伏电池、微粒冲击、拉曼光谱
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光喷丸对激光增材制造316L钢的影响
摘要： 激光喷丸技术在传统制造业中应用广泛。然而在增材制造领域，零件初始应力?；嵯魅跫す馀缤栊Ч贾履岩曰竦美硐氲牟杏嘤αΨ植?。本研究通过数值模拟与实验测试，探究了初始残余应力与激光喷丸诱导应力的相互作用。通过建立有限元模型预测激光沉积试样的应力分布及其受激光喷丸影响的演变状态，并对微观组织与力学性能进行了实验表征。结果表明：激光沉积试样中热致拉应力会影响激光喷丸在横向和纵向的作用效果。经激光喷丸处理后，增材制造试样的部分力学性能发生改变——表面及1毫米深度处的硬度分别提升7%和22%，屈服强度提高16%，而抗拉强度与延伸率未见显著变化。
关键词： 有限元分析、激光喷丸、激光增材制造、残余应力
更新于2025-09-23 15:21:01