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基于热-微观组织-力学模型研究激光成形对多相钢力学性能的影响
摘要： 基于一种成形温度控制的混合应变硬化定律，开发了温度控制的热-微观结构-力学模型，用于预测铁素体-马氏体双相钢在复杂激光成形前后的变形行为。通过将动力学相变模型与所建模型耦合，在激光成形过程中实现了双相钢相变的预测。将该本构模型的对应算法应用于三维有限元方法，以模拟激光成形过程中的材料变形和力学性能。模拟结果与实验结果高度吻合。激光成形显著影响材料的力学性能，导致扫描试样产生弯曲变形并引发铁素体向马氏体的转变。研究了扫描线数对扫描试样抗拉强度和弯曲变形的影响，发现抗拉强度和弯曲角度均随试样上扫描线数量的增加而正相关提升。
关键词： 应力-应变曲线，相变，热-微观结构-力学模型，板材，激光成形
更新于2025-09-23 15:23:52
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具有特定光学和光电特性的水悬浮液中纳米结构的激光成形
摘要： 通过红、绿、蓝激光照射，研究了含镍、铜无机纳米颗粒及研磨绿叶生物有机颗粒的水悬浮液中有序纳米结构的自组织形成过程。研究发现纳米组分与光流存在多种形式的自洽非均匀分布。高镍纳米颗粒密度的悬浮液表现出透明度和周期性的突变，当镍颗粒与铜纳米颗?；旌鲜保庑┩槐渥Ｗ佑牍夥植几郝恼竦?。铜纳米颗粒悬浮液形成了由涡流生成解释的弧形聚集体。二氧化硅悬浮液中也发现了类涡旋分布。研磨绿叶悬浮液在照射时呈现各向异性聚集体。这些成果为新型光学调制器与开关、光存储器及绿色太阳能电池的研发提供了前景。
关键词： 激光成形、光学性能、水悬浮液、光电性能、纳米结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光成形Nb-Ti-Al合金的显微组织与力学行为研究
摘要： Nb-Ti-Al合金作为超越镍基高温合金应用范围的高温结构材料候选者备受关注。此前，Nb-Ti-Al合金主要通过电弧熔炼或热压法制备。本研究探索了Nb-23Ti-15Al合金的激光成形工艺，并系统研究了其微观组织与力学行为。结果表明：通过激光成形可获得近乎无缺陷且具有细小枝晶组织的Nb-Ti-Al合金。该合金存在β、δ和Ti(O,C)三相，其中β/δ基体呈现柱状晶结构。Ti(O,C)相作为TiO或TiC的固溶体出现，其源于元素粉末引入的氧和碳元素，具有面心立方(FCC)结构及介于TiO与TiC之间的适中晶格参数。合金中观察到两种形貌的Ti(O,C)：大块鹅卵石状颗粒与细小弥散颗粒。双衍射效应导致δ相出现禁阻反射，同时β相产生轻微超晶格反射。细化β/δ相与弥散分布的小尺寸Ti(O,C)共同提升了合金显微硬度和断裂韧性。简言之，本研究证实激光成形是制备高性能Nb-Ti-Al合金的潜在方法。
关键词： 激光成形、双衍射、机械性能、Ti(O,C)、Nb-Ti-Al合金、微观结构
更新于2025-09-23 15:19:57
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小功率半导体激光器薄板激光热处理与成形复合工艺
摘要： 近年来，由于全球环境问题日益严峻，资源回收利用的重要性与日俱增。有鉴于此，有必要尽量减少当前生产系统的资源需求。这一理念被称为可持续发展。当该理念应用于机床领域时，其核心假设是：小型零部件应当采用小型机床进行加工。此外，工业领域正呈现消费者需求多元化与产品生命周期短暂化的趋势。这使得整体生产模式已从多品种小批量制造，转变为可变品种与可变数量的混合生产。在此背景下，单元生产系统作为能实现可变品种可变数量生产的制造模式日益受到关注。该系统同样要求机床实现小型化与工序集约化，由此催生了热处理工序（尤其是机床工序集约化中的热处理环节）的整合需求。 实践证明，当激光束被集成到机床工作台上的淬火回火等热处理工艺中时，能成为高效的热源。另一方面，对于薄板材料而言，众所周知激光照射会导致板材变形（这种现象被称为激光成形）。激光成形技术还能在不使用冲压模具的情况下制造复杂形状。因此，我们提出采用小型功率半导体激光器实现薄板激光热处理与成形的复合工艺，并证实该方法能使紧凑型机床制造出淬硬钣金产品成为可能。此外，考虑到激光淬火成形过程中的能耗问题，我们从降低环境负荷的角度研究了适宜的激光照射参数。
关键词： 激光成形、紧凑型机床、可持续制造、激光热处理、小功率半导体激光器
更新于2025-09-16 10:30:52
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基于耦合机构的板材激光成形变形预测与优化
摘要： 通过激光成形技术将平板金属加工成三维曲面时，既需要面外变形也需要面内变形。本文基于实验数据建立了耦合机制激活的金属板材激光成形耦合机理模型，用于预测和优化弯曲与增厚变形。研究采用中心复合实验设计方法，以激光功率、扫描速度和光斑直径为输入参数，弯曲与增厚量为输出指标，开展耦合机制激光金属成形工艺实验?；谏窬绾蜕窬：低撤直鸾⒘烁民詈匣葡录す饨鹗舫尚喂痰恼蛴肽嫦蚰Ｐ?。运用非支配排序遗传算法进行多目标优化，获得了实现不同面外与面内变形量的多组最优解。该方法可为采用多道激光线加热的耦合机制激光成形工艺提供工艺参数优选方案，指导三维曲面构件的精准制造。
关键词： 耦合机制、软计算、激光成形、多目标优化
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光束参数对三维激光成形中不锈钢弯曲性能和显微组织的影响
摘要： 本研究探讨了光束直径与扫描路径间搭接间距对AISI 316不锈钢板三维激光成形过程中弯曲性能及微观组织行为的影响。通过数值模拟研究了加热线及扫描轨迹间的应变，以阐明工艺参数的影响。搭接间距增大时，温度梯度机制(TGM)主导的成形过程会使未受影响区域保留更多反向弯曲量，同时导致变形量降低。当采用较大光束直径与较小搭接间距时，成形过程中会形成细小等轴枝晶而非粗大不均匀奥氏体晶粒，由于微观组织各向异性减小，材料弯曲性能得以提升。此外，变形试样重熔搭接区晶粒尺寸增大也会提高弯曲性能。在此条件下，晶界强化效应还使显微硬度有所增加。
关键词： 激光成形、轨迹重叠、不锈钢、激光弯曲、可弯曲性、填充间距
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光成形过程中表面的在线测量
摘要： 激光成形过程以高温梯度和局部变形为特征。该工艺利用激光引入热应变，通过迭代施加局部变形与高温梯度，形成复杂动态的成形过程。为理解该过程的动态特性，学界采用了多种模型，但这些模型的验证通常仅基于最终形状对比。本研究尝试测量激光成形过程中的动态响应，提出了一种用于测量V型弯曲动态响应的激光成形实验装置。采用二维激光测距扫描仪测量垂直于激光加热扫描路径的线形区域，通过扫描多个样本并改变测距仪沿加热路径的相对位置，最终构建出成形表面。表面分析表明板材在成形过程中呈现差异化变形特征——这有助于揭示激光成形过程中的动态变化规律。通过典型案例研究，将实验结果与先进数值模型进行对比，两者显示出良好相关性，证明所测动态响应可用于提升激光成形数值模型的验证精度，从而增强数值模拟结果的可靠性。
关键词： 在线测量、有限元法、激光成形、AISI 304不锈钢、弯曲角度
更新于2025-09-16 10:30:52
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一种用于三维形状快速无模弯曲的双光栅激光扫描策略
摘要： 研究人员探索了双光栅扫描方法以实现三维激光成形，通过单次激光照射获得大变形量，避免重复扫描。研究发现光栅扫描过程中的变形程度强烈依赖于相邻扫描路径的重叠程度，该参数可通过调整路径间距和光束直径进行控制。因此，在不同重叠比例下对光栅扫描的三维变形进行了分析，并探讨了其对温度场和应变分布的影响。由于传热模式显著影响弯曲过程的均匀性，研究还考察了正负重叠比例下弯曲角度的变化规律。随着重叠比例增加，纵向与横向曲率比值逐渐减小。因此对于高重叠比例的弯曲过程，横向侧面对最终零件对称性的影响更为关键。在矩形件成形中发现，与相邻路径间距相比，横向侧面的变形更为困难且强烈依赖于扫描轨迹长度。通过工艺表征，双光栅扫描方法已得到充分理解，证实是实现矩形件三维激光成形的可行方案。
关键词： 曲率、重叠、激光弯曲、热传递、激光成形、光栅扫描
更新于2025-09-12 10:27:22
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选区激光熔化（SLM）制备的AlSi10Mg零件激光辅助表面热处理技术
摘要： 采用选择性激光熔化（SLM）方法制造的金属零件如今应用广泛，因此不同应用场景对表面质量的要求也各不相同。与其他精加工阶段类似，打印金属件的表面处理通常仍依赖人工操作，因而耗时极长。本研究聚焦于使用圆盘激光设备（波长1030nm）对SLM打印的AlSi10Mg铝试样进行表面激光热处理。研究目标是通过机器人化激光热处理设备实现铝材表面质量的预期效果，以此证明所用精加工方法可实现自动化或机器人化操作。研究表明：通过精确调控激光参数，采用机器人化工艺能在AlSi10Mg铝件表面生成预期的效果与特征。
关键词： 选择性激光熔化（SLM）、激光成形、AlSi10Mg合金、增材制造（AM）
更新于2025-09-12 10:27:22
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可变扫描距离下激光弯曲轮廓的研究
摘要： 激光成形是一种仅利用激光束而无需与工件物理接触即可实现金属板材弯曲的工艺。通过激光束对材料进行局部微小变形，并以每次激光扫描的增量方式逐步成形。这种增量成形方式难以确保变形场的平滑性，可能导致零件表面不平整及难以达到所需的弯曲公差要求。本研究通过实验探究了扫描间距、每条扫描线的扫描次数以及扫描线数量对V形弯曲轮廓的影响。采用激光测距扫描仪对V形弯折两侧进行测量，以确定沿弯折处的表面轮廓。为评估V形弯质量并判定轮廓属于离散型还是连续型，通过最小二乘圆法手动测量弯折圆度，并采用二阶微分法进行自动分析。实验选取16毫米和20毫米两种弯折长度的样本各五件，测试不同扫描间距的影响。随后对弯折内外侧进行评估并测量弯折角度。结果表明人工检测与自动检测具有良好相关性，证实激光光束路径的重叠是形成连续平滑弯折的必要条件。
关键词： 圆度误差、激光成形、板材弯曲、轮廓扫描
更新于2025-09-12 10:27:22