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oe1(光电查) - 科学论文

78 条数据
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  • CO<sub>2</sub>激光辐照熔融石英的耦合热-力学分析

    摘要： 为了以韧性模式研磨熔融石英，有研究提出通过CO?激光照射修复其表面及亚表面微裂纹。但由于表面熔融的石英在空气中快速冷却，仍会残留较大残余应力，导致熔融石英韧性研磨的临界切削深度小于0.2微米。为探究残余应力分布并寻找控制拉伸残余应力的最佳照射方式，本研究建立了CO?激光照射下熔融石英动态行为的数值模型。该模拟综合考虑了激光能量吸收、热传导、熔融石英的粘弹性行为及热致应力等因素。研究结果揭示了残余应力的形成机制与分布规律，发现通过精准调控激光过程中温度场的时间与空间分布是降低残余应力的关键。为此提出三种减少激光照射引入的熔融石英表面拉伸残余应力的工艺方案，并通过数值分析对比其残余应力分布，从而优选最佳激光照射方法。

    关键词： 熔融石英、激光辐照、延性磨削、粘弹性、残余应力

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光辅助铣削中残余应力的反演分析

    摘要： 在激光辅助铣削中，剪切区较高温度会使材料软化，可能导致平均残余应力偏移，这会显著影响产品的损伤容限和疲劳性能。为根据期望的平均残余应力指导激光与切削参数的选择，通过基于猜测工艺参数预测残余应力（定义为正问题），并应用迭代梯度搜索寻找下一次迭代的工艺参数（定义为逆问题）进行反分析。因此提出了一种激光辅助铣削平均残余应力的解析反分析方法。正问题通过解析预测激光辅助铣削后的平均残余应力来解决。通过计算热应力（将激光束视为热源）和塑性应力（先假设加载过程中为纯弹性应力，再通过运动硬化获得真实应力，随后进行应力松弛）来预测残余应力分布。采用基于方差的递归法解决逆问题，通过更新工艺参数使测量平均残余应力匹配。每次迭代中，根据使所得残余应力与测量值最小化的原则，更新包括切削深度、每齿进给量和切削速度在内的三个切削参数，以及包括激光-刀具距离和激光功率在内的两个激光参数。以Ti-6Al-4V和Si3N4的激光辅助铣削实验测量为参考，两种材料的实验与预测百分比差异均小于5%，且选择过程在50次循环内完成。

    关键词： 残余应力，Ti-6Al-4V，Si3N4，激光辅助铣削，反演分析，迭代梯度搜索

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 工艺参数对马氏体时效钢300选择性激光熔化中残余应力、变形和孔隙率的影响

    摘要： 选择性激光熔化（SLM）是目前最知名的金属粉末功能件增材制造方法之一。尽管SLM已是成熟的金属增材制造技术，但其工业应用仍受制于固有现象——其中高残余应力就是主要障碍之一。部分残余应力效应（如翘曲和热应力开裂）无法通过后处理修正。因此，建立能实现最小残余应力幅值及相关变形/开裂的输入工艺参数组合至关重要。本文研究了激光功率、扫描速度和层厚对300级马氏体时效钢零件残余应力、变形及致密化程度的影响，旨在确定最优输入参数组合。工艺结果关联性分析表明：高残余应力会导致成品件产生显著尺寸变形，而多孔件则呈现相对较低的残余应力及相关变形。

    关键词： 选择性激光熔化、变形、孔隙率、残余应力

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 通过掺杂锑缓解残余应力并在低温下制备的柔性CZTSSe薄膜太阳能电池

    摘要： 棘手的残余应力始终是阻碍柔性CZTSSe薄膜太阳能电池发展进程的绊脚石，这一问题亟待关注与解决。本文通过掺杂锑元素实现了低温制备残余应力（0.558 GPa）缓解的CZTSSe吸收层。由于在CZTS前驱体下方蒸镀了20 nm锑层，CZTSSe/CdS界面的结晶质量与能带失配同时得到改善。此外，光致发光测试显示空间电势波动从63.26 meV降至41.57 meV，表明CZTSSe吸收层的能带尾态和无序度降低。相比常规580°C制备的电池，掺锑柔性器件在约60°C的更低温度下仍保持略优性能。当采用550°C硒化处理的CZTSSe吸收层并掺入20 nm锑层时，太阳能电池获得最佳4.41%光电转换效率，其开路电压达351.20 mV，短路电流密度25.73 mA/cm2，填充因子48.79%。最终，低温制备的柔性CZTSSe薄膜太阳能电池经180°弯折40次循环后仍能保持超过83%的初始效率，这种机械耐久性为卷对卷生产工艺中的柔性器件开辟了光明前景。

    关键词： 碲锌锡硫硒，锑掺杂，残余应力，低温

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光冲击强化产生的残余应力场中裂纹闭合机制：一种实验-数值结合的方法

    摘要： 激光冲击强化（LSP）通过引入特定的、尤其是压应力残余场，成功应用于延缓金属轻质结构中的疲劳裂纹。本研究采用实验与多步模拟策略相结合的方法，揭示了这些LSP诱导残余应力场中疲劳裂纹延缓与加速的机理。研究发现，随着应力分布变化和应力强度因子范围减小，裂纹面接触成为延缓疲劳裂纹的主要机制。通过载荷-裂纹张开位移（COD）曲线、裂纹面扫描电镜（SEM）观测及数值模拟实验，均证实了裂纹面接触现象的存在。实验与模拟结果（尤其是特定裂纹面接触区域）的高度吻合，使得基于裂纹长度的应力强度因子评估更为准确。研究表明，裂纹闭合确实是LSP有效延缓疲劳裂纹的主要原因之一。此外，在复杂残余应力场中，裂纹闭合的出现并不意味着应力强度因子为零值，因为裂纹面接触区域强烈依赖于LSP诱导的压应力残余场。

    关键词： 应力强度因子，激光冲击强化，残余应力，疲劳裂纹扩展，裂纹闭合

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光粉末床熔融（L-PBF）制备的AlSi10Mg试样中零件取向对应力分布的影响

    摘要： 在粉末床金属增材制造工艺中，AM产品的设计自由度会受到一定限制，因为制造过程中产生的热历史会导致残余应力状态，进而影响AM零件的完整性。本研究旨在评估零件取向对应力分布的影响。为此，采用激光粉末床熔融（L-PBF）工艺（又称选择性激光熔化，SLM）制备了沿不同方向成形的AlSi10Mg合金平板试样，并通过半破坏性钻孔法测量试样表面下的残余应力。研究结果可用于制定设计准则，在减少支撑结构的同时优化零件在构建空间中的取向。

    关键词： 粉末床熔融、残余应力、钻孔法、AlSi10Mg、取向

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年IEEE纳米尺度操作、制造与测量国际会议(3M-NANO) - 中国镇江(2019.8.4-2019.8.8)] 2019年IEEE纳米尺度操作、制造与测量国际会议(3M-NANO) - 激光辅助车削SiCp/2024Al的表面完整性研究

    摘要： 为研究激光辅助车削（LAT）和常规车削（CT）输入参数对SiCp/2024Al加工性能的影响，开展了SiCp/2024Al激光辅助车削实验研究。通过对比表面粗糙度、表面微观结构和残余应力，分析了激光加工参数的工艺优势。LAT变量参数如下：切削速度30-60米/分钟，进给量0.01-0.1毫米/转，激光功率0-50瓦。实验结果表明：在相同切削参数下，LAT较CT方法可使表面粗糙度值降低达81.73%。与CT不同，LAT会产生更多残余压应力。微观结构分析显示，LAT加工的工件表面无微裂纹。

    关键词： 激光辅助微车削、显微形貌、SiCp/2024Al复合材料、残余应力、表面粗糙度

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 一种针对薄截面100Cr6钢诱导不同热处理条件的激光表面硬化新方法

    摘要： 工程钢表面经处理后产生的硬度、微观结构及残余应力对制造工艺和零部件寿命具有重要影响。本研究针对100Cr6轴承钢表面在不同热处理条件下获得的激光处理层展开分析。激光表面淬火处理前，钢材经过球化退火、淬火及回火处理，最终形成由马氏体与残余奥氏体基体中分布球状碳化物的微观结构。实验采用20毫米宽的二极管激光束，在连续波与脉冲波模式下保持恒定峰值激光功率。同时通过工件下方流体接触装置增强传热系数。结果表明：在流体接触条件下采用脉冲波模式处理的表面，由于形成了包含细化球状碳化物（合金纳米碳化物）和马氏体基体中残余奥氏体的精细微观结构，其硬度（1050-1100HV）和压应力（-630±20MPa）提升最为显著，且心部性能得以保留。压应力与处理层显微硬度的增幅取决于马氏体细化程度及基体中分散的合金纳米碳化物含量。无润滑与有润滑条件下的滑动磨损试验显示，处理表面的耐磨性随冷却速率提升而逐步改善——传统淬火回火试样耐磨性最低，而流体接触下脉冲波模式激光处理试样耐磨性最高。相较于未处理试样，流体接触下脉冲波模式激光处理表面在保持心部性能的同时表现出摩擦系数降低的特性。

    关键词： 脉冲波，球化碳化物，激光表面硬化，100Cr6轴承钢，残余应力，连续波

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光喷丸对铝合金疲劳强度和缺陷容限的影响

    摘要： 研究了激光喷丸（LP）对7075-T651铝合金弯曲疲劳强度的影响，并基于断裂力学讨论了经激光喷丸处理的铝合金缺陷容限。结果表明，与喷丸（SP）相比，激光喷丸能诱导更深的残余压应力。两种喷丸处理均使疲劳强度提高。根据激光喷丸和喷丸处理的应用，深度分别小于0.4毫米和0.1毫米的半圆形切口被视为无害。由于激光喷丸和喷丸处理，表观门槛应力强度因子范围ΔKth,ap分别增加了约五倍和两倍。ΔKth,ap的增加是由喷丸诱导的残余压应力所致。激光喷丸试样的北川-高桥图显示，激光喷丸提高了铝合金的缺陷容限。

    关键词： 疲劳强度、激光喷丸、残余应力、喷丸强化、缺陷容限、铝合金

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 点激光熔融诱导的单晶硅晶体缺陷

    摘要： 单晶硅的激光加工已成为广泛应用的重要工具。本研究以微秒脉冲激光熔融为模型实验，探究晶体缺陷与残余应力的产生机制。通过显微拉曼光谱、缺陷腐蚀及透射电镜分析发现：当冷却速率超过jdT=dtj ? 2 (cid:2) 107 K/s时，再结晶区域未出现位错且样品保持无残余应力状态；而当冷却速率低于该阈值时，实验显示材料会急剧转变为富含位错与残余应力的缺陷微结构。透射电镜进一步揭示再结晶区内存在位错环、层错四面体及孔洞，表明再结晶过程中本征点缺陷处于过饱和状态。光致发光光谱补充分析显示随冷却速率降低存在三个特征区间：第一区间光谱无线缺陷相关谱线；第二区间出现点缺陷团簇相关谱线；第三区间点缺陷团簇谱线消失但位错相关谱线显现。我们提出定量模型，通过本征点缺陷与位错的相互作用解释了从无位错到富位错再结晶状态的转变机制。

    关键词： 单晶硅、透射电子显微镜、激光熔化、微拉曼光谱、晶体缺陷、残余应力、光致发光光谱

    更新于2025-09-16 10:30:52