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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 激光快速凝固法制备的纳米结构Al2O3-ZrO2共晶层的微观结构表征

    摘要： 本工作通过激光辐照快速凝固工艺，在常规烧结的Al2O3-ZrO2陶瓷表面制备出厚度约1000微米、无裂纹和孔隙的纳米结构Al2O3-ZrO2共晶表层。采用扫描电子显微镜和拉曼光谱表征了熔池形貌与微观结构，建立了熔池几何形态随激光功率和扫描速度的演变规律：低速时熔池俯视图呈圆形，高速时逐渐演变为椭圆形。激光重熔层表面发现尺寸为100-200微米的孤立Al2O3-ZrO2共晶团簇，其形成于自发形核的枝晶状ZrO2核心周围，共晶团簇相间距为190-280纳米。对数坐标下共晶间距随生长速率的变化基本符合线性关系λ=KV-0.4（二元回归分析）。根据Jackson-Hunt共晶凝固理论（JH理论）预测，共晶间距与生长速率的平方根倒数成正比，比例常数为3.32。该共晶团簇由α-Al2O3、t-ZrO2和m-ZrO2相组成，其中α-Al2O3和t-ZrO2为主导相，m-ZrO2相含量随激光扫描速度降低而增加。

    关键词： Al2O3-ZrO2纳米共晶层，激光重熔，表面纳米结构化

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 激光重熔热喷涂陶瓷涂层的耐划伤性及损伤机制

    摘要： 在恒定和可变载荷条件下评估了等离子喷涂及激光重熔氧化铝与氧化铬涂层的耐划伤性能。经激光重熔后，涂层失效载荷和内聚强度分别提升达65%和94%，耐划伤磨损性能提高最高达88%。这归因于重熔涂层硬度、弹性模量及压痕断裂韧性的改善。激光重熔使热喷涂涂层的层状微观结构转变为柱状结构，同时发生γ-氧化铝向α-氧化铝的相变。涂层主要失效机制为塑性变形、拉伸开裂和剥落。两类涂层中均发现亚表面裂纹沿平行于划痕方向扩展，该裂纹扩展至表面即导致涂层剥落。在球盘试验中，涂层失效形式为薄片分层和径向开裂。激光重熔氧化铬与氧化铝涂层的磨损系数较原始喷涂涂层分别降低80%和72%。

    关键词： 径向裂纹、飞溅剥层、激光重熔、氧化铬、划痕磨损

    更新于2025-11-21 11:18:25

  • 静磁场对激光重熔Inconel 718高温合金残余应力与微观组织演变的影响

    摘要： 作为一种典型的增材制造技术，直接能量沉积法因残余应力和结构变形问题而限制了其进一步应用。因此，降低残余应力对增材制造至关重要。本研究在Inconel 718高温合金激光重熔过程中引入横向静态磁场，探究其对残余应力和微观结构变化的影响。采用X射线衍射技术检测残余应力变化，利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察微观组织演变。研究发现，在0.55T磁场作用下，重熔区域的压应力从392.50MPa显著降至315.45MPa。此外，观测到磁场使平均枝晶间距减小约32%。激光重熔过程中，施加的电磁力抑制了熔池内流场，降低了热传递并减缓冷却速率，从而直接减少了残余应力?；谘芯拷峁?，磁场有望成为消除激光增材制造构件残余应力的有效方法。

    关键词： 激光直接沉积、静磁场、Inconel 718高温合金、激光重熔、残余应力、热电磁力

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 激光重熔前后应力在YSZ热障涂层热震失效中的作用

    摘要： 为揭示应力在热障涂层（TBCs）热震失效中的作用，采用大气等离子喷涂法制备氧化钇稳定氧化锆（YSZ）TBCs，并通过激光重熔工艺对其进行处理。随后在1100°C下对喷涂态YSZ TBCs和重熔YSZ TBCs进行热循环试验。从应力角度（即陶瓷涂层的相变应力、热生长氧化物（TGO）产生的生长应力及热失配应力）对比研究了两种TBCs的热震失效机制。结果表明：与喷涂态YSZ TBCs相比，重熔YSZ TBCs中不存在m-ZrO2相，从而避免了热循环过程中m-ZrO2与t-ZrO2相变产生的陶瓷涂层相变应力。因此喷涂态YSZ TBCs的热震失效模式为严重翘曲驱动剥落，而重熔YSZ TBCs表现为轻微边缘剥落。此外，激光重熔处理降低了TGO生长应力及TGO与粘结层间的热失配应力，使得YSZ TBCs的剥落倾向减小。最终重熔YSZ TBCs展现出比喷涂态更优异的抗热震性能。由此可见，相变应力、生长应力及热失配应力决定了这两种YSZ TBCs的热震失效模式与热震寿命。

    关键词： 应力、激光重熔、热生长氧化物、热冲击失效机制、热障涂层

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 纯钨的选择性激光熔化与重熔

    摘要： 纯钨的加工因其高熔点和固有脆性面临重大挑战。选择性激光熔化（SLM）技术日益普及，为难熔金属提供了优异的加工途径。本文通过优化SLM工艺参数制备出致密纯钨试样，其极限抗压强度约1200 MPa，显著优于其他文献报道值。增加激光能量输入有助于提升钨试样的密度和表面粗糙度。值得注意的是，SLM过程中对已加工层进行额外重熔可改善表面质量和微观结构，实现最高相对密度（98.4%±0.5%）。激光重熔后表面粗糙度降低28%，并形成大量细小晶粒。重熔引发的流体流动对细晶形成和缺陷水平起决定性作用。这些发现为纯钨SLM加工提供了新见解。

    关键词： 微观结构、钨、选择性激光熔化、力学性能、激光重熔

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 三维打印金属部件的激光抛光：表面完整性研究综述

    摘要： 3D打印是一种新兴技术，相比传统制造工艺能以更短周期制造复杂部件。该技术通过逐层沉积材料，可直接根据CAD模型构建金属功能部件。制成的部件通常表面粗糙度较高，需经后处理才能直接投入使用。由于耗时长、需要熟练技工且自动化程度有限等缺点，传统精加工工艺在自由曲面部件的精整中应用较少。激光抛光是一种高效率、非接触式且全自动的后处理技术，在过去二十年间展现出降低3D打印金属部件表面粗糙度的良好效果。该技术通过激光照射使材料表面凸起部分熔化成极薄层，并借助表面张力和重力重新分布至凹陷处。实践证明，激光抛光技术适用于从铝等反光材料到镍基合金和钛合金等高强度材料的多种材质抛光。本文综述了激光与金属3D打印所用不同材料表面完整性和机械性能的相互作用关系，并针对各类材料给出了激光功率、光束直径、扫描速度及扫描间距等最佳工艺参数。

    关键词： 后处理、表面粗糙度、精加工、金属增材制造、选择性激光熔化、激光重熔

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用不同激光参数的激光熔覆对球墨铸铁热疲劳裂纹的仿生修复

    摘要： 球墨铸铁制动盘通常因严重的热疲劳裂纹而失效，且石墨的存在使球墨铸铁中裂纹缺陷的修复更为复杂。本研究提出一种基于耦合仿生学的球墨铸铁制动盘再制造新方法，通过激光重熔制备不同激光能量输入下的仿生阻裂单元，以非连续方式修复热疲劳裂纹。随后测试了所得阻裂单元的极限拉力和抗热疲劳裂纹性能，并采用数字显微硬度计、光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对单元的显微硬度、微观组织和相组成进行了表征。研究发现无缺陷的阻裂单元对热疲劳抗性和拉伸强度均有积极影响。在165.6±19?15 J/mm2激光能量下制备的单元具有足够深度能完全闭合裂纹，展现出优异的抗裂和拉伸性能。当单元间距为3 mm时，试样具有优良的热疲劳抗性。此外还分析了阻裂单元的抗裂机制。

    关键词： 仿生裂纹阻塞单元，间断修复，热疲劳裂纹，球墨铸铁，激光重熔

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 温度分布和冷却速率对不同碳浓度激光重熔及激光渗硼碳钢显微组织和显微硬度的影响

    摘要： 激光热处理被安排为激光重熔和激光渗硼。使用了不同碳浓度的材料。激光处理后的显微组织分为三个区域：重熔区（MZ）、热影响区（HAZ）和基体材料。所用材料的碳含量和物理性质的差异影响了获得的显微组织、温度分布和硬度。对于激光重熔试样，有限的马氏体转变仅在C20、C45和C90钢中进行。激光渗硼的结果是，重熔区的显微组织中额外含有铁硼化物。稀释率值较高的试样具有更高的重熔区硬度。本研究的目的是指出使用Ashby和Esterling模型预测显微组织以及重熔区和热影响区深度的可能性。确定了钢中碳浓度对激光渗硼层厚度、稀释率和硬度的影响。

    关键词： 显微硬度、激光重熔、温度分布、激光渗硼、冷却速率、微观组织

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 激光金属沉积后对薄壁件进行原位激光重熔以改善表面质量

    摘要： 激光金属沉积（LMD）是一种高度适应中大型部件及具有厚重结构和薄壁构件的增材制造工艺。沉积态LMD制造部件表面质量较低（平均粗糙度值Ra约15-20μm），这是阻碍其不经昂贵耗时的后处理直接使用的主要缺陷之一。本研究采用与沉积相同的设备，在LMD工艺后立即对AISI 316L薄壁部件实施激光重熔处理。通过测量面粗糙度Sa(0.8mm)和波纹度Wa(0.8mm)参数评估表面质量改善效果，并利用粗糙度功率谱分析沉积态与重熔态表面存在的主要周期性成分。进而计算传递函数以深入理解激光重熔对形貌演变的影响，量化层叠工艺和烧结颗粒等影响表面粗糙度的各组分变化。实验表明：低能量密度输入无法有效改变增材表面形貌，而过高能量输入会产生波长等于激光扫描间距、方向性受工艺策略决定的强周期性成分；当采用适当能量密度输入时，激光重熔能生成无可见周期性表面结构的平滑各向同性形貌。

    关键词： 激光金属沉积、直接能量沉积、增材制造、后处理、表面粗糙度、激光重熔

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 经二极管激光改性后C45和CT90钢上渗硼层的微观结构及选定性能

    摘要： 该论文展示了C45中碳钢和CT90高碳钢经扩散渗硼及二极管激光改性处理后的宏观与微观组织、显微硬度及耐蚀性研究结果。研究发现，碳含量增加会降低渗硼层厚度并改变其形貌。扩散渗硼层由FeB和Fe2B铁硼化合物组成。经激光表面改性后，这些渗硼层形成了由熔凝区、热影响区（HAZ）和基体组成的三层结构。与扩散渗硼层相比，激光重熔渗硼层的显微硬度较低。热影响区的存在具有优势，因其确保了层与基体间温和的显微硬度梯度。具有激光渗硼层的试样比未改性层试样表现出更好的耐蚀性。

    关键词： 激光重熔、渗硼层、耐蚀性、显微组织、显微硬度

    更新于2025-09-16 10:30:52