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AlSi10Mg合金激光熔覆过程中的热行为与微观组织演变建模
摘要： 针对AlSi10Mg合金激光熔覆过程中的热行为与微观组织演变，提出了一种改进的三维有限元模型。通过实验与理论计算区分了AlSi10Mg粉末与合金的材料特性差异，为模拟提供了更可靠的参数依据。为研究熔覆层形成过程中的熔凝行为，建立了温度筛选判定机制以模拟粉末从粉态到熔融态再到合金态的演变过程。此外，针对粉末颗粒及其间隙的复杂热行为，采用简化指数衰减模型对热源进行修正。多道熔覆过程中采用考虑重熔区两侧材料特性与激光吸收率差异的复杂非对称热源。通过模拟熔池温度分布，该改进有限元模型可预测熔覆层几何形貌（忽略熔体流动影响）及温度历程。模拟结果表明：多道熔覆时非对称热源导致热量向未熔粉末扩散，使熔覆层沿宽度方向呈现不对称性?；谖露瘸∧Ｄ饨峁階lSi10Mg粉末凝固特性，通过研究温度梯度(G)、凝固生长速率(R)、冷却速率(G*R)及G/R比值，预测了不同激光扫描参数下的凝固组织形貌与尺寸。扫描速度主要决定激光熔覆过程的冷却速率，进而影响组织形态——较高扫描速度产生更高冷却速率对应更细密组织。熔池底部形成粗大树枝晶，顶部则生成细小树枝晶。
关键词： 模拟、微观组织演变、AlSi10Mg合金、激光熔覆、热行为
更新于2025-09-16 10:30:52
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[美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际大会 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际大会 - 基于cp-Ti激光熔覆的快速成型技术
摘要： 商用纯钛（cp-Ti）和钛合金因其生物相容性、耐腐蚀性、疲劳强度以及相对较低的弹性模量（可最小化"应力屏蔽"和骨质减少）而成为成功的植入用金属生物材料。目前钛部件主要采用传统减材制造方法生产，但存在诸多弊端：钛材切削性能差、加工过程中高价值材料损耗严重，且减材工艺成形的几何形状受限。基于激光熔覆的快速成形技术是一种适用于所有可熔材料的增材制造（AM）工艺，该技术存在多种称谓与缩写：激光固结（LC）、直接激光沉积（DLD）、激光金属沉积（LMD）、激光工程化净成形（LENS）等。这种基于激光熔覆的快速成形技术有望成为解决方案——可制造针对终端用户定制的先进纯钛部件，通过创新几何结构及/或优化微观组织与力学性能来提升使用效能。本研究采用激光增材制造工艺制备商用纯钛简单零件，并通过光学显微镜（OM）、光学轮廓仪（OP）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）对制件形貌、微观组织及成分进行分析研究。
关键词： 钛，商业纯钛，增材制造，快速原型制作，激光熔覆
更新于2025-09-16 10:30:52
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中子衍射法研究激光熔覆重载钢轨中的残余应力
摘要： 残余应力是影响摩擦部件疲劳行为的关键参数之一，可通过激光熔覆等热机械工艺引入。本研究采用中子衍射技术评估了激光熔覆钢轨的残余应力分布。激光熔覆基体钢轨选用澳大利亚重载铁路轨道使用的过共析钢轨钢，熔覆材料为410L（低碳不锈钢合金）和Stellite 6（钴基合金），这两种材料因其优异的耐磨、耐腐蚀及抗疲劳性能而被选中。研究测量了全尺寸激光熔覆钢轨的残余应力，包括轨头熔覆层、热影响区（HAZ）和基体区的应力分布。为高空间分辨率量化全尺寸钢轨残余应力，开发了新型试样制备策略。研究发现熔覆层存在较高压应力，可能源于该区域的马氏体相变；热影响区4毫米深度内出现拉应力，主要可能由热收缩和组织体积变化导致。增加第二熔覆层虽未显著改变残余应力幅值，但使峰值拉应力向更深处移动，有利于抗磨；焊后热处理显著降低了熔覆层和热影响区的高残余应力。
关键词： 后包覆热处理，残余应力，中子衍射，激光熔覆，重载铁路
更新于2025-09-16 10:30:52
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铝丝激光熔覆过程中源类型对结构形成的影响分析
摘要： 全球各工业领域的企业大多认可增材技术的潜力，其中直接激光沉积技术尤为突出。与传统工艺相比，该技术在零部件制造与修复方面具有更低的时效和资源成本优势。采用金属丝替代粉末可减少填充材料消耗并提升生产效率。本文研究了采用不同能源（激光、电弧及激光-电弧复合）进行铝丝直接沉积增材技术的成果，并展示了各方法制备的成型样品。通过对AlMg6Zr铝合金成型样品开展金相分析，探究其组织结构特征。实验基于配备16千瓦级镱光纤激光器（LS-16）和MIG焊接电弧源的工艺复合平台完成。
关键词： 高功率激光、微结构铝基合金、激光熔覆
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光处理过程中镍合金相干金属间化合物形成过程的建模
摘要： 针对镍基合金提出了一种新相包涵体生长的解决方案。该方案综合考虑了合金的化学成分及激光处理工艺条件。同时提出了计算镍铝合金中Ni3Al形成反应速率常数的方法。研究对激光熔覆过程进行了建模，获得了反应组分浓度、金属间化合物包涵体生长及热循环的时间依赖关系。
关键词： 反应速率常数、粉末GS6U、激光熔覆、Ni3Al金属间化合物、新相夹杂物生长
更新于2025-09-16 10:30:52
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直接激光金属沉积研究
摘要： 在当前全球经济形势下，随着全球范围内开发新产品的趋势日益增强，对时间和成本控制的要求与日俱增。为实现这一目标，必须最大化人机物料的协同效率。直接激光金属沉积（DLMD）正是实现该目标的重要技术之一。作为3D打印技术（增材制造）与激光熔覆工艺的典型代表，DLMD能够直接根据CAD数据制造全功能金属部件——通过喷嘴将金属粉末送入高能激光束，在固态基材表面形成熔池并注入金属粉末。该技术现已获得国际公认，并拥有激光工程化净成形（LENS）、直接光制造（DLF）、激光沉积焊接（LDW）和粉末熔覆焊接（PFW）等多种别称。 喷嘴在此工艺中的作用堪比人类心脏般关键。现有离轴式、连续同轴式和间断同轴式等多种粉末输送喷嘴构型。本文通过对比不同构型在特定应用场景中的表现，揭示了若干重要发现。DLMD工艺中，金属粉末经喷嘴喷射至基材表面，受激光加热熔化后与固态基材熔合形成金属熔池。每完成一层沉积后，激光头与粉末输送喷嘴同步上移。该过程持续进行直至获得近净成形金属部件，具有广泛的材料适用性、高质量的熔覆轨迹沉积效果及优异的机械性能。 自1995年该工艺开发以来，研究者们长期致力于提升沉积质量与尺寸精度（如优化熔覆几何形态、控制熔覆高度及研究微观结构力学性能）。本文基于文献调研，重点探讨如何通过合理选择直接激光金属沉积的装备构型配置来满足工艺需求，从而实现高质量沉积目标。
关键词： 3D打印、激光熔覆、增材制造
更新于2025-09-16 10:30:52
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耐热铁基合金的激光熔覆
摘要： 该论文展示了采用激光熔覆技术制备的耐热铁基合金样品的成分、结构及力学特性研究结果。样品以二次原料（切屑）为原料，经等离子球化处理转化为粉末后制成。分析了原始态及多种热处理条件下的晶体转变情况，并对相组成、化学成分和力学性能进行了研究。
关键词： 机械性能、增材制造、耐热铁基合金、微观结构、激光熔覆
更新于2025-09-16 10:30:52
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无模铸造与激光熔覆的复合成形机制
摘要： 根据快速经济制造模具的要求，提出了一种汽车覆盖件冲压模具的复合成形方法。该方法结合了数字化无模铸造与高功率激光熔覆技术。研究团队对这一复合成形工艺进行了实验研究，并在典型覆盖件冲压模具制造中开展了试生产与应用验证。结果表明：激光熔覆层硬度超过HRC60（洛氏硬度），完全满足汽车模具的生产效率要求，且缺陷率得到有效控制。与传统技术相比，该工艺具有显著优势与先进性。
关键词： 成形、快速制模、激光熔覆、无模铸造、混合
更新于2025-09-16 10:30:52
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纳米TiC与镍基合金混合粉末激光熔覆的微观组织与硬度研究
摘要： 针对超高速电梯用绳夹高温耐磨性差的问题，开展了激光熔覆制备碳化物增强复合涂层的实验。以纳米TiC粉末和Ni基合金粉末作为熔覆材料，采用相关设备测试了复合涂层的微观组织和硬度。研究结果表明：复合涂层由TiC、Cr3C2、Fe3C及Fe-Ni-Cr-C固溶体组成。当TiC含量为10%、30%时，TiC呈树枝状，固溶体呈胞状；当TiC含量为50%时，TiC呈块状、板条状，晶界存在微裂纹。在TiC含量30%、激光功率1.5KW、扫描速度600mm/min时，熔覆层无裂纹和气孔，复合涂层平均硬度达701HV0.2。将该技术用于电梯部件表面强化，可显著提升耐磨性和使用寿命。
关键词： 纳米TiC、激光熔覆、硬度、复合材料、微观结构
更新于2025-09-16 10:30:52
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Cr3C2-NiCr的激光束熔化
摘要： 由于具有高温耐磨性、低摩擦系数和耐腐蚀性，碳化铬被广泛应用于涂层领域，通常通过热喷涂工艺加工。与经典加工方式不同，激光束熔融（LBM）等增材制造技术能提供显著的设计几何灵活性。本研究着眼于利用这一优势制造创新产品，重点评估Cr3C2-NiCr材料在LBM工艺中的适用性。实验采用复合热喷涂粉末，通过改变主要LBM工艺参数及最高800°C的预热温度进行。制备试样并评估其微观组织和力学性能。结果表明：预热能显著提升材料质量，可防止热裂纹产生并大幅降低孔隙率（尤其在低激光能量输入时）。仅当激光能量输入超过1000 J/mm3时，LBM工艺参数与预热对粘结相与碳化物相平衡的影响才显现。激光熔覆材料的显微硬度测量值接近热喷涂材料标准。采用预热与中低激光能量输入制备的试样，其最大横向断裂强度达到约600 MPa。高激光能量输入时，材料微观组织内会出现二次碳化物和石墨相。
关键词： 切削工具，增材制造，激光束熔化，碳化铬，Cr3C2-NiCr，激光熔覆，金属陶瓷
更新于2025-09-16 10:30:52