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激光抛光SKD 11工具钢的能流密度与表面特性评估
摘要： 本文采用多模光纤激光器产生的连续波激光束研究抛光效果。通过高速（FS）与低速（LS）线切割电火花加工（EDM）、铣削三种工艺对SKD11工具钢进行表面处理后获得三类表面形貌，进而分析了激光能量密度对抛光表面特性的影响。结果表明：该抛光效应能显著改变表面粗糙度参数（Ra、Rz、Rt和Sa）。随着激光能量密度增加，抛光表面经历从表层熔融到过熔融的完整形貌演变过程。FS-EDM、LS-EDM和铣削工艺使粗糙度分别改善86.83%、90.70%和86.07%，对应最佳激光能量密度为14.26 J/mm2、12.73 J/mm2和13.55 J/mm2，显示LS-EDM处理的工具钢表面具有最优抛光效果。LS-EDM表面的承载面积曲线、双向反射分布函数及功率谱密度的对比统计结果也证实其抛光质量最佳。此外，所有预处理表面均可在高抛光速度下达到Ra<0.5μm。这些发现表明平顶分布的激光束对工具钢表面高效抛光具有重要应用潜力。
关键词： 功率谱密度，表面形貌，承载面积曲线，能量密度，激光抛光，工具钢
更新于2025-11-28 14:24:20
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增材制造Ti-6Al-4V的激光抛光：微观组织演变与材料性能
摘要： 金属激光抛光是通过激光束照射零件表面，从而形成熔融层，该熔融层经重新分布和凝固后产生粗糙度降低的表面。然而，该工艺的特点还包括瞬时形成热影响区，进而引发影响材料力学性能的微观结构变化。为理解Ti-6Al-4V激光粉末床熔融样品在激光抛光过程中的微观结构演变，本研究采用热模型预测熔池尺寸与热影响区域范围。此外，通过对比模拟结果与实验数据，验证了工艺模型的有效性。最后，实验研究还包括对激光抛光后材料硬度和残余应力的评估。
关键词： 激光抛光、热模型、材料特性、增材制造、微观组织演变
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光抛光对工具钢H11重熔表面边界层表面粗糙度及微观结构特性的影响
摘要： 本研究探讨了多步激光抛光对工具钢H11重熔表层层状结构性能的影响。选取了四组能显著降低粗糙度的不同激光抛光工艺参数，在采用连续与脉冲激光辐射（Nd:YAG）的顺序工艺中，初始退火处理的H11试样实现了表面粗糙度大幅降低。通过粗糙度测量、白光干涉仪、X射线衍射仪、电子背散射衍射、辉光放电发射光谱及纳米压痕硬度测量等方法分析了重熔层。激光抛光导致晶粒细化并显著提升硬度，在含额外6vol%二氧化碳的氩气工艺气氛中实现了Ra 50纳米的表面粗糙度。重熔层内碳浓度尤其减半以上，较低的碳浓度使最大表面硬度降至366HV。激光抛光可能引入高达926MPa的高残余拉应力。总体而言，高温梯度特别是由碳扩散过程导致的脱碳作用，被确认为引发表面微观粗糙度与层状结构性能显著变化的主要驱动力。
关键词： AISI H11、显微硬度、激光抛光、脱碳、表面粗糙度、马氏体形成
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用线聚焦光束对增材制造样品进行激光表面重熔处理
摘要： 激光抛光机制基于高温激光束作用下材料微熔层的融合。该技术又称激光表面重熔，通过熔化基材薄层，利用表面张力使材料从凸峰流向凹谷。激光抛光过程中材料并非被去除，而是以熔池形式重新分布。首先采用足够能量密度的激光束快速熔融基材表面微观厚度的薄层，使表面粗糙体的凸峰熔合。由于熔融金属的流动性，这些液体会自然流入相邻的凹谷区域。随后该熔融层重新凝固并牢固附着于基材表面，从而降低粗糙体的峰谷落差，最终形成更光滑的表面。 鉴于表面粗糙度是增材制造构件的主要限制因素，本文重点研究此类构件的粗糙度改善问题。通过探索不同激光功率与扫描速度参数下激光抛光（或称激光表面重熔）的减糙效果，给出了最优工艺参数组合。实验采用三组不同参数均获得1.0-1.1微米的最终表面粗糙度，经激光抛光后表面粗糙度降低达85%。
关键词： 柱面透镜、激光抛光、表面粗糙度、增材制造、激光表面重熔
更新于2025-09-23 15:19:57
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地面熔融石英表面的高斯光束与平顶光束平滑处理
摘要： 激光平滑技术因具有非接触特性且易于适配非球面，成为加工光学玻璃的一种极具前景的工艺。本研究考察了平顶型与高斯型强度分布的CO?激光对磨削熔融石英表面的平滑效果。结果表明：两种强度分布均可将表面微观粗糙度为500纳米（均方根值）的磨削表面平滑至<0.5纳米（均方根值）。最佳表面粗糙度随激光功率密度提升而改善，因此采用较低功率密度配合慢速扫描更有利于提升表面质量。通过建立数值模型研究热力学与流体动力学瞬态过程以阐明其内在机理，模拟显示平滑过程伴随温度升高同步发生——这是由于熔融石英粘度持续降低所致。光束整形能降低高功率加工激光的峰值功率密度，在不损失玻璃加工质量的前提下可能提高平滑效率。
关键词： 激光平滑、粗糙度、平顶光束、高斯光束、熔融石英、激光抛光
更新于2025-09-23 15:19:57
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四种选择性激光熔化合金样品的激光抛光研究
摘要： 选择性激光熔化（SLM）是一种逐层熔化并固化金属粉末的工艺。前一层表面的质量会直接影响下一层的均匀性。若前一层表面粗糙度值较大，可能导致无法完成分层过程，致使整个工艺不得不中止。至少会造成长期耐久性问题及材料不均匀性，甚至可能使加工结构无法预测。本研究展示了光纤激光器对四种典型增材制造合金（即Ti6Al4V、AlSi10Mg、316L和IN718）粗糙表面进行原位抛光的能力。结果表明：通过激光抛光工艺，原始合金的表面粗糙度可从8.80-16.64微米降至约3微米。同时，在给定能量密度下，较高激光功率往往能产生更显著的抛光效果，且表面粗糙度随激光功率增加而降低。后续研究将通过模拟进一步优化抛光策略。
关键词： 激光抛光、增材制造、选择性激光熔化、典型合金、表面粗糙度
更新于2025-09-19 17:13:59
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选择性激光熔化制备的Ti6Al4V激光抛光
摘要： 选择性激光熔化（SLM）正成为骨科和牙科应用中极具前景的3D打印技术。然而基于SLM的Ti6Al4V部件常表现出较高粗糙度值和局部表面缺陷。激光抛光（LP）是提升金属表面质量的新兴技术。本研究采用LP改善部件表面光洁度，结果表明激光束能精准烧蚀金属熔滴聚集体并修复表面裂纹与孔隙，最终形成具有纳米复合结构的平滑表面。总体而言，研究证实激光抛光通过优化表面形貌可促进疲劳性能和成骨细胞分化。这些发现为改善激光抛光植入体的表面粗糙度提供了基础数据，并通过激光加工工艺为优化力学性能和生物相容性奠定了基础。
关键词： 激光抛光、增材制造、生物相容性、机械性能、表面粗糙度
更新于2025-09-19 17:13:59
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采用稳态磁场辅助的连续波激光对工具钢进行激光抛光
摘要： 连续波（CW）激光在激光抛光中应用广泛，但采用连续波激光抛光时，难以将初始超过1.0微米的表面粗糙度降至0.2微米。本研究旨在开发一种稳态磁场辅助的激光抛光创新方法以突破该瓶颈并制备更光滑的表面。两项实验证实了假设：在连续波激光抛光过程中，熔池会在熔融峰值期溢出并流入凹谷，从而产生导致上述质量瓶颈的二次粗糙度。为减少或消除这种二次粗糙度，在连续波激光抛光过程中施加稳态磁场以抑制熔池溢出。采用三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜和纳米压痕仪对材料微观结构及性能进行表征分析。实验结果表明，稳态磁场产生的洛伦兹力对降低二次粗糙度具有重要抑制作用。
关键词： 激光抛光、稳恒磁场、洛伦兹力、熔池溢出、连续波激光、表面粗糙度
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光选区熔化Inconel 718合金的激光抛光热力学分析及快速凝固研究
摘要： 本文对选择性激光熔化（SLM）Inconel 718高温合金的激光抛光技术进行了热力学分析及快速凝固研究。检测发现激光抛光层孔隙率显著降低，其表面孔隙率较原始SLM制备表面降低了65.7%。结果表明抛光区温度超过1683 K，冷却速率高达约2.46×10? K/s。此外，抛光层由平均晶粒尺寸分别为10±2.4 μm的等轴晶和5±1.2 μm的柱状晶组成，热影响区（HAZ）存在平均尺寸3.5 μm的细小胞状晶粒。透射电镜（TEM）分析显示，原始层γ基体与Laves相的取向关系（OR）为Burgers取向关系[0 1 1]‖[0 1 1ˉ 2]Laves，而抛光层为[1ˉ 1 1]‖[1 2ˉ 1 3ˉ]Laves。
关键词： Inconel 718高温合金，微观组织演变，晶体学取向，选择性激光熔化，激光抛光
更新于2025-09-16 10:30:52
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增材制造高温合金的激光抛光
摘要： 近年来，激光增材制造作为一种极具前景的数字化制造技术引起了广泛关注。然而，较差的表面质量限制了其实际应用。本文展示了激光抛光技术在改善增材制造Inconel 718合金粗糙表面方面的能力。通过共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪，我们仔细分析了原始表面和激光抛光后的表面。结果表明，原始Inconel 718合金的表面粗糙度超过7微米，通过激光抛光（LP）工艺可将其降低至0.1微米以下。此外，我们还研究了激光抛光区域的微观结构、显微硬度和耐磨性。这项初步研究显示了激光抛光技术在改善增材制造高温合金表面光洁度和性能方面的潜力，且不会对基体造成损伤。
关键词： 激光抛光，增材制造，Inconel 718合金
更新于2025-09-12 10:27:22