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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 高反射率材料红外激光焊接中功率调制对能量耦合效率影响的机理研究

    摘要： 高反射率材料（如镁、铜和铝）会导致其红外激光焊接过程的热效率较低。本研究选用AZ31镁合金来探究功率调制对高反射率材料激光焊接中能量耦合效率的影响，建立了能量耦合效率与调制参数之间的关系模型。优化后的调制功率激光焊接，其能量耦合效率约为恒定功率焊接的1.58倍。通过分析焊接过程中小孔演化及沿小孔壁产生的压力分布，探究了其作用机理。采用半夹层法结合高速摄像技术，观察了常规材料（Q345钢，反射率65%）与高反射率材料（AZ31，反射率85%）在激光连续焊接过程中的小孔演化情况。结果表明：通过功率调制提高高反射率材料激光焊接过程能量耦合效率的关键在于形成深小孔并延长其存在时间。当瞬时功率从峰值下降时，小孔底部仍保持足够的反冲压力以抵抗液态金属的表面张力和静水压力，这是大深度小孔能够长时间存在的根本原因。

    关键词： 激光焊接、镁合金、反冲压力、小孔效应、高反射性材料、功率调制

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 采用光束振荡的AZ31B镁合金激光焊接

    摘要： 在激光焊接2毫米厚AZ31镁合金时引入了环形光束振荡技术，研究了焊缝外观、显微组织及拉伸性能。研究发现：在激光功率2千瓦、焊接速度2米/分钟、光束振荡直径0.35毫米的给定参数下，约50赫兹的低频和约0.5毫米的小半径更有利于改善焊缝外观；当采用高于75赫兹的频率或大于1.5毫米的半径时，会出现咬边缺陷甚至焊缝完全塌陷。显微组织演变主要体现在等轴晶区比例（PEZ）和平均晶粒尺寸（SG）的变化上——随着光束振荡频率从25赫兹增至100赫兹，PEZ从85%降至42%，而SG在75赫兹时达到最大值37.5微米；PEZ随光束振荡半径增大而减小，SG则随之增大。结果表明：拉伸强度和延伸率与PEZ、SG及孪晶密切相关。根据实验结果建立了振荡参数、显微组织与拉伸性能之间的关系。

    关键词： 激光振荡焊接，镁合金，微观结构，拉伸性能

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 激光金属沉积镁合金AZ31的微观结构特征

    摘要： 迄今为止，仅有少量金属材料被用于激光增材制造（LAM）领域研究。然而，通过扩大材料范围来拓宽LAM应用可能性的需求正快速增长。目前钛合金和铝合金是研究焦点，相比之下，镁合金虽具有低密度与高比强度的特性，在增材制造领域却鲜少应用。当前镁结构件主要采用铸造工艺生产，但近年来变形镁合金的使用量也有所增加。镁合金在LAM技术中应用较少的原因可能是镁粉的高易燃性，而采用镁丝进行激光金属沉积（LMD）可规避这一难题。本研究探究了LMD工艺制备的AZ31镁合金微观组织特征，通过光学显微镜和扫描电子显微镜进行观测，并借助EDX与EBSD分析发现了化学成分及微观织构随结构高度的变化规律，采用维氏显微硬度测试分析了微观组织与局部力学性能的关系。结果表明：激光增材制造镁合金的微观组织特征与钛、铝合金存在差异，这为拓展LMD工艺和镁合金的应用范围提供了可能。

    关键词： 激光金属沉积、局部力学性能、微观结构、镁合金、焊丝、微织构

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 研究目标温度升高及空腔约束尺寸对激光诱导等离子体的影响

    摘要： 本工作研究了样品温度对调Q掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器在基频1064 nm波长下产生的镁（Mg）和钛（Ti）等离子体的影响。我们观察到提高样品温度显著增强了等离子体的发射强度。对比100°C与300°C工况下的发射峰值强度，记录到后者较前者出现显著提升。这些结果表明提高样品温度对等离子体发射强度具有重要影响。我们还研究了等离子体动力学特性，发现升高样品温度会降低镁样品表面周围的空气密度?？掌芏鹊慕档偷贾路涔碳跞醪⒓跎倥鲎哺怕省４送?，随着等离子体膨胀，其压力也随之下降。另外，我们采用圆形和方形腔体约束钛等离子体，探究了腔体尺寸对钛等离子体的影响。观察到圆形和方形腔体均普遍提升了发射强度，这归因于腔体内等离子体产生的冲击波对等离子体起到压缩效应。

    关键词： 电子温度，激光诱导击穿光谱，镁合金，电子密度，腔体约束，钛合金

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过引入锌中间层改善异种镁合金与铜的激光焊接搭接接头性能

    摘要： 在对AZ 31B镁(Mg)合金与T2纯铜(Cu)进行脉冲激光焊接时，会生成Cu2Mg和Mg2Cu相，但这两种化合物的结合能力通常较弱，导致接头强度较低。为改善两种异种金属的连接效果，在镁合金与铜之间插入锌中间层，并研究了锌中间层厚度对焊缝组织与性能的影响。熔合区由Cu2Mg和MgZn组成，根据第一性原理计算，在相同能量范围内，MgZn态密度曲线所围面积大于Cu2Mg，因此MgZn的结合能力优于Cu2Mg，MgZn提高了焊接接头的强度。最优锌中间层厚度为0.1 mm，此时剪切强度达48.15 MPa，比直接焊接的Mg/Cu接头提高了161%。

    关键词： 夹层、第一性原理计算、镁合金、激光焊接、异种金属

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 激光重熔Mg-3Nd-1Gd-0.5Zr合金的晶粒细化

    摘要： 基于激光的增材制造中，高冷却速率和陡峭的热梯度通常有利于柱状晶的形成。本文研究表明，通过激光表面重熔可在Mg-3Nd-1Gd-0.5Zr（EV31）合金中获得细小、完全等轴的晶粒。熔池中的晶粒尺寸从74微米显著细化至3.5微米，这归因于生长限制效应——即凝固过程中Zr溶质形成的成分过冷与激光表面重熔施加的高冷却速率共同作用的结果。这一新发现可用于控制增材制造应用中的晶粒形态及合金设计。

    关键词： 凝固组织、晶粒细化、激光处理、镁合金、快速凝固

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • AZ31B镁合金激光-TIG复合焊接新型热源模型

    摘要： 采用CAE软件建立了由倒锥形热源和旋转高斯体热源组成的新型热源模型，用于分析激光-TIG复合焊接的小孔效应。其中倒锥形热源用于模拟激光与电弧快速加热形成的焊池宽大上部区域，旋转高斯体热源模型则用于分析激光作用形成的细长下部熔池。结果表明：相比其他单一热源模式，该新型热源模型能更准确地模拟熔池形貌，尤其小孔附近的拐点特征，为预测镁合金激光-TIG焊接熔池形态与尺寸提供了新方法。

    关键词： 焊缝熔池形状、小孔效应、镁合金、激光-TIG复合焊接

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 考虑材料延展性的镁合金管激光无模拉拔过程的计算机辅助设计

    摘要： 本文致力于镁合金ZEK100管材的激光无模拉拔研究。该工艺的重要限制在于镁合金的低延展性。本研究旨在开发ZEK100镁合金的延展性模型并将其集成至有限元代码，同时通过实验验证所提出的工艺设计方法?；?0-350°C温度范围内的拉伸与压缩试验，建立了延展性与流动应力模型。最终获得了用于确定激光无模拉拔后管材直径的工艺图谱。

    关键词： 延展性、无模拉拔、管材、镁合金

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 采用激光无模拉拔法制备镁管的生产工艺优化及相关微观结构分析

    摘要： 本研究探讨了一种激光无模拉拔方法，该方法通过局部激光加热并同步进行试样拉伸与旋转，将大直径预挤压管材（AZ31镁合金）加工成小尺寸管材。为获得低损伤、直径均匀的高质量管材，需对工艺控制参数进行优化。研究采用前期开发的有限元模型进行数值优化，该多目标优化过程在最大化管材均匀性的同时最小化其临界变形量。鉴于有限元计算耗时长达数天，采用径向基函数代理模型进行近似计算。结果表明：仅存在极少数参数组合能形成均匀形貌的管材。最后从微观组织角度分析了优化参数下制备的管材。

    关键词： 激光无模拉拔工艺，微观组织分析，优化，数值模拟，镁合金

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 采用超连续白激光的原位光谱电化学椭圆偏振法：镁合金阳极氧化研究

    摘要： 本研究表明，采用基于白光的实时椭偏仪来表征水基介质中电化学过程中复杂的电解质|电极界面具有重要研究价值。该方法可用于探测通常因气体析出或表面粗糙导致反射光通量严重干扰而难以充分应用椭偏仪技术的电化学界面。据作者所知，此前尚未有文献报道过将此类可见光超连续谱光纤激光光源与原位光谱电化学椭偏技术相结合的研究。本研究采用该装置监测了一种先前机制描述不完整的电化学过程——镁合金AZ91D在3M KOH电解液中进行等离子体电解氧化时火花放电前阳极氧化阶段的反应过程。当阳极氧化电压超过4V时，侧向水氧化反应引发的光散射会降低反射光束强度。研究在4至40V的扩展电压范围及495-800nm的扩展光谱范围内进行了监测。本研究中采用的可见光超连续谱光纤激光光源通过监测外层、内层及界面层的演变过程，提高了信噪比，从而更深入地揭示了表面再钝化过程中三层结构的形成机制。

    关键词： AZ91D，阳极氧化，超连续白激光，光谱电化学椭圆偏振法，镁合金

    更新于2025-09-11 14:15:04