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多道激光熔覆工艺中几何表面光滑度模型的简化与实验研究
摘要： 大面积零件的成形需要构建多道次激光熔覆层，其受重叠系数的显著影响。通过单道熔覆层的宽高比，将获得最小表面波动的最优重叠比几何模型简化为更简单的形式。误差分析进一步验证了这些模型的有效性。在两种工艺条件下，以一系列重叠比制备了多道次单层熔覆层。随后采用两种平滑度定义和两种拟合方法评估熔覆层表面状态，以研究最优重叠比。结果表明，两种方法确定的实验最优条件略有差异。当宽高比足够大以支持模型假设时，理论预测与实验结果高度吻合。
关键词： 激光熔覆、多道熔覆、重叠率、几何模型、表面光洁度
更新于2025-11-28 14:24:20
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采用激光熔覆与磨削加工的正交偏置面齿轮
摘要： 为进一步发挥面齿轮传动的优势并提升其抗粘着性能与耐磨性，提出以激光熔覆为主工艺、磨削加工为辅工艺的新型方法——即基于激光熔覆技术采用两种材料形成材料梯度，实现正交偏置面齿轮的齿面强化，随后通过五轴磨削加工完成精加工。首先根据面齿轮齿面成形原理，建立正交偏置面齿轮与齿轮刀具坐标系，推导虚拟齿轮刀具齿面方程及正交偏置面齿轮齿面方程；其次研究激光熔覆原理，搭建正交偏置面齿轮激光熔覆试验平台，通过分析熔覆层设计、面齿轮工艺参数、扫描路径选择、激光熔覆过程中的热积累及扫描位置精度控制等因素，开展偏置正交面齿轮激光熔覆实验；第三基于机床结构建立面齿轮加工坐标系，对熔覆后的面齿轮进行磨削实验；最后分析磨削后面齿轮的表面形貌与硬度，并完成轴面齿轮传动系统的台架试验验证。结果表明：经磨削后齿面精度与表面硬度显著提升，同时验证了面齿轮激光熔覆表面的精度与可行性。
关键词： 激光熔覆、生成磨削、表面强化、五轴磨床、面齿轮
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光熔覆原位合成(Ti3Al + TiB)/Ti复合材料的抗高温氧化与耐磨性能
摘要： 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V基体上制备了(Ti3Al + TiB)/Ti复合材料。分析了涂层显微组织，研究了涂层的高温磨损与氧化性能并与Ti6Al4V进行对比。Ti3Al和TiB颗粒通过Ti与AlB2反应原位生成，增强相与α-Ti基体呈现特定晶体学取向关系，形成半共格界面(Ti3Al)或共格界面(TiB)。在相同实验参数下，涂层在各温度-时间组合条件下的增重仅为Ti6Al4V的20%-30%。相较于Ti6Al4V表面的TiO2层，形成了更致密且结合良好的TiO2+Al2O3复合层，有效阻碍氧扩散。EBSD结果显示Al2O3主要聚集成团簇并靠近界面分布，而氧化层外区以TiO2为主。在300-750℃范围内，涂层的摩擦系数和磨损量均低于基体材料。高温氧化是影响磨损性能的关键因素，TiO2+Al2O3?；げ愕淖饔眉澳ッ孀颇さ男纬晒餐嵘送坎愕哪湍バ?。
关键词： 钛基复合材料，激光熔覆，耐磨性，原位合成，高温氧化，Ti3Al相，钛
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光熔覆过程中的高光谱与热温度估算
摘要： 尽管激光金属沉积等金属增材制造技术无疑具有巨大的工业潜力，但该技术在达到工业成熟度之前仍需克服一些固有的质量挑战。对工件温度演变进行非接触式原位监测，可提供实施自动化闭环过程控制系统和优化制造工艺所需的信息，从而为这些问题提供稳健的解决方案。然而，测量绝对温度并非显而易见：波长相关的发射率值在固态、液态和糊状金属区域之间变化，需要光谱信息和专门的后期处理来将发射的红外辐射量与材料温度相关联。本文比较了在316L钢样品激光熔覆过程中，采用可见光和近红外高光谱线阵相机与传统短波红外（SWIR）热像仪获得的温度估算结果。两种方法对熔池内部温度分布的测量结果一致，而SWIR相机还能将温度测量范围延伸至熔池边界之外的固态区域。
关键词： 温度估算、激光熔覆、高光谱成像、增材制造、热监测
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光喷嘴与基体之间的倾斜角度对多轴激光熔覆中熔道形貌的影响
摘要： 激光熔覆技术因其高凝固速率和小热影响区等独特优势，已越来越多地应用于关键高价值部件的修复与再制造。在激光熔覆过程中，激光喷嘴与基材之间的倾斜角度对熔覆道形貌具有重要影响。为确保熔覆质量，本研究探究了倾斜角度对熔覆道形貌的影响。通过建立解析模型预测三种倾斜姿态下的熔覆道形状：第一种情况基材保持水平而喷嘴倾斜，熔覆道宽度、高度及峰值点偏移量均受激光功率分布影响；第二种情况基材倾斜而喷嘴保持与基材法线同轴，峰值点偏移量会随倾斜角增大（重力效应）而上升；第三种情况喷嘴保持垂直而基材倾斜，这将导致熔覆宽度、高度特别是峰值点位移值发生变化，这些参数取决于重力和激光功率分布的综合效应。实验验证了该模型的有效性，研究表明该预测模型能准确计算熔覆宽度和高度随倾斜角度的变化规律，且当倾斜角小于30°时峰值点位移值通常不超过熔覆宽度的5%。这些发现表明，通过控制激光喷嘴与基材间可接受的倾斜角度范围，可优化多轴激光熔覆的轨迹规划。
关键词： 珠粒形态、激光束功率分布、激光熔覆、倾斜姿态、重力效应
更新于2025-11-28 14:24:20
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利用多响应灰色关联分析优化多道激光熔覆的加工参数
摘要： 多道激光熔覆是工业领域中用于表面强化和破损零件再制造的主要技术。本研究采用田口正交实验设计，探究了加工参数对多道激光熔覆的影响。通过多响应灰色关联分析（GRA）筛选出能同时优化涂层平整度比与熔覆效率的激光熔覆工艺参数组合，其实验验证结果表明：最优参数设置与预测值误差仅0.97%（在1%范围内），证实了灰色关联分析在激光熔覆工艺优化中的优势。本文方法可用于确定多响应多道激光熔覆工艺或其他工业应用的理想加工参数。
关键词： 正交实验设计、灰色关联分析、多道熔覆、激光熔覆
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光熔覆制备的Y?O?掺杂WC增强镍基钛合金复合涂层的微观结构与性能
摘要： 本研究通过激光熔覆技术在Ti-6Al-4V钛合金基体上制备了添加Y2O3的WC增强镍基复合涂层。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和磨损试验机研究了复合涂层的物相、微观组织、显微硬度和耐磨性。结果表明：复合涂层与基体实现了良好的冶金结合，主要物相为γ-Ni、TiC、TiB2、Ni3B、M23C6和WC。激光熔覆过程中大部分WC分解为细小WC颗粒。复合涂层显微硬度约为钛基体的3倍，耐磨性显著提高。
关键词： 钛合金、微观结构、激光熔覆、Y2O3、WC、镍基复合涂层
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光原位合成高长径比TiB纤维束增强钛基复合涂层
摘要： 本研究采用激光熔覆技术在钛合金基体上以TiB2粉末（0.5微米、5微米和50微米）为熔覆材料制备涂层，探究了不同TiB2粒径及激光功率对熔覆层组织的影响。结果表明：使用0.5微米TiB2作为熔覆材料并在高激光功率（2.5千瓦）条件下，会形成高长径比TiB纤维束；而采用5微米和50微米TiB2作为熔覆材料时，在不同激光功率条件下均会形成TiB纤维束。通过分析熔覆层组织演变过程，探讨了高长径比TiB纤维束的形成机制。同时，该高长径比TiB纤维束熔覆层具有高硬度和高耐磨性的优势，其主导磨损机制为切削与断裂。
关键词： TiB纤维束、微观结构、磨损、激光熔覆、硬度
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光熔覆制备的镍基合金与TiC复合涂层的显微硬度及耐磨性计算与实验研究
摘要： 研究了加工参数对镍基合金与碳化钛（TiC）复合熔覆层显微硬度和耐磨性的影响。通过控制激光熔覆加工参数，建立了预测熔覆层显微硬度和耐磨性的数学模型。关键加工参数包括激光功率、扫描速度、气体流量和TiC粉末比例。通过方差分析和参数优化验证了模型的有效性。结果表明：显微硬度与激光功率及TiC粉末比例呈正相关，其中TiC粉末比例的影响最为显著；磨损体积随TiC粉末比例增加而减小。加工参数优化的目标设定为显微硬度62HRC和最小磨损体积，模型预测值与实验验证结果在显微硬度和磨损体积方面的偏差分别为1.87%和6.33%。这些模型为优化加工参数以实现预期显微硬度和最大化复合熔覆层耐磨性提供了指导。
关键词： Ni35A + TiC复合材料，激光熔覆，中心复合设计，耐磨性，显微硬度
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光熔覆Co06涂层在高速列车制动盘上的高温耐磨性能
摘要： 冬季时高速列车制动盘表面有时会出现异常磨损。本文采用激光熔覆技术沉积钴基合金粉末以提高制动盘的耐磨性。通过室温、200℃、400℃和600℃下的滑动磨损实验研究其磨损行为，并分析了Co06熔覆层的显微组织、硬度及物相组成。结果表明：Co06熔覆层比基体具有更优异的耐磨性，且高温下存在不同磨损机制；同时抗高温氧化性能也优于基体。Cr23C6在减摩过程中发挥了重要作用。
关键词： 高温磨损行为、激光熔覆、高速列车、制动盘
更新于2025-11-28 14:24:20