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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2020
  • 2019
  • 2018
研究主题
  • 拉伸性能
  • 选择性激光熔化
  • 金属增材制造
  • 激光成形
  • 激光弯曲
  • 激光焊接
  • 激光熔化
  • 数值模拟
  • 激光诱导热裂纹扩展
  • 激光分离
应用领域
  • 材料科学与工程
  • 机械工程
  • 光电信息科学与工程
  • 复合材料与工程
  • 增材制造工程
  • 金属材料工程
机构单位
  • Purdue University
  • Missouri University of Science and Technology
  • Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
  • Huazhong University of Science and Technology
  • Macquarie University
  • Nanjing University of Science and Technology
  • ITMO University
  • AVIC Chengdu Aircraft Industry (Group) Co. Ltd.
  • Perm National Research Polytechnic University
  • University of Birjand
17 条数据
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  • 一种基于图像的激光粉末床熔融羽流特征监测统计学习方法

    摘要： 金属增材制造工艺的工业突破主要集中于航空航天和医疗等高度监管领域，这些领域对零部件及工艺认证具有极高要求。因此，业界日益关注能在加工过程中实时监测缺陷与不稳定状态的工具——这类工具能从工艺初始阶段就捕捉异常。实时测量数据可视为工艺行为的"特征签名"和最终零件质量的间接指标。本研究基于这样的理念：激光粉末床熔融（LPBF）工艺的副产物可作为过程特征来设计统计监测方法。具体而言，本文提出通过原位红外（IR）视频成像监测材料蒸发及周围气体加热形成的羽流，以此监控LPBF工艺。随着工艺自然动态变化，羽流的形态会在连续帧间自然改变，这种羽流描述符的多模态模式限制了传统统计监测技术的有效性。为此，我们提出名为K图的非参数控制图方案，该方案能根据监测数据的动态变化模式自适应调整报警阈值。通过锌粉LPBF的实际案例研究，验证了该方法在检测不稳定状态初期的能力——尽管锌因生物医学应用潜力巨大，但其低熔沸点特性给LPBF工艺带来特殊质量挑战。对比分析突显了本方法相较于其他竞争技术的优势。

    关键词： 工艺羽流，金属增材制造，激光粉末床熔融，红外成像，在线监测，锌

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • TZM合金光纤激光焊接搭接接头微观组织与力学强度分析

    摘要： 尽管钼合金具有高熔点、高温强度和抗蠕变性能，但由于其焊接性差，焊后易产生气孔和接头脆化等严重缺陷，其在结构部件中的应用受到极大限制。本研究通过系统实验探索了0.5毫米厚钛锆钼（TZM）合金搭接激光焊接的可行性。结果表明气孔是TZM激光搭接焊中最突出的问题。相比采用氦气?；ぁ⒉煌；て辶髁?、添加合金元素及改变热输入量等措施，在焊缝界面设置0.09毫米间隙对减少气孔最为有效——该工艺使焊缝气孔率降至3%。板-条焊接接头的抗拉强度可达母材的60%，而采用0.09毫米间隙的搭接接头在拉伸剪切试验中获得的断裂应力约为142兆帕。气孔与脆化现象共同导致了焊接接头强度与延展性的降低。

    关键词： 孔隙率、机械性能、钼合金、激光焊接

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 预存晶核对Zr基金属玻璃激光焊接过程中结晶的影响

    摘要： 本研究中，对Zr基（Zr52.5Ti5Al10Ni14Cu17.9）块体金属玻璃（BMG）进行激光焊接实验，发现预存晶核密度对其结晶行为具有显著影响?；诰湫魏?生长理论得出：少量预存晶核可使BMG的时间-温度-转变（TTT）曲线从经典的"C形"转变为"ε形"。该结论揭示了相同BMG在加热与冷却过程中TTT曲线形态差异的机理基础。研究定义了两个质量因子来表征预存晶核密度的影响，并通过将经典形核/生长理论与传热模型相结合，研究了含预存晶核BMG在激光焊接过程中的晶相演变规律，模型预测结果与实验数据吻合良好。

    关键词： 结晶、成核与生长、激光加工、金属玻璃、非晶合金

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 激光直接沉积制备的85W-15Ni合金工艺参数对其显微组织和拉伸性能的影响

    摘要： 采用激光直接沉积技术，通过不同工艺参数（激光功率与扫描速度）制备了板状85W-15Ni部件。研究了工艺参数及其对应的激光能量密度对85W-15Ni试样微观组织特征、相组成及拉伸性能的影响。结果表明：试样相对密度随激光能量密度增加而提升，当激光能量密度达到380-400 J/mm3时致密化趋势开始减缓，但最高密度值出现在425 J/mm3激光能量条件下。随着激光能量密度增大，沉积层结合区域出现更多无序细小的W枝晶，层中心区域形成更多W-W晶界。不同工艺参数制备的85W-15Ni试样均由W相和γ-Ni相构成。为改善拉伸性能，需提高激光能量密度以获得更致密结构并减少残余孔隙或间隙，但过高的激光能量密度会导致更多不利于拉伸性能的W-W晶界形成。最佳拉伸性能在395 J/mm3激光能量密度下获得。

    关键词： 85W-15Ni，激光直接沉积，拉伸性能，激光能量密度，微观组织表征

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 通过新型双激光温激光冲击喷丸增强AA6061-T6与TZM合金激光焊接接头的焊缝强度

    摘要： 本文通过温激光冲击喷丸（wLSP）后处理工艺提升激光焊接接头强度的实验研究。采用双激光系统同步加热试样至设定温度，并对AA6061-T6与TZM合金的激光焊接接头实施wLSP处理。通过高功率光纤激光器制备搭接与平板堆焊两种构型的焊接接头并进行wLSP后处理。拉伸测试表明：经wLSP处理的AA6061-T6试样强度较原始焊态提升约20%，塑性提高30%；TZM合金平板堆焊接头经wLSP处理后强度提升约30%，搭接接头强度提高22%。有限元分析显示wLSP产生的压应力深度及幅值均大于室温激光冲击喷丸（rtLSP），这是接头强度提升的关键因素。

    关键词： Al6061，温激光冲击强化，强度提升，激光焊接，TZM

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 激光参数对铜焊缝拉伸剪切强度的影响

    摘要： 汽车行业动力总成的电气化对高载流能力的电连接器提出了需求。这类连接器通常采用超声波焊接技术实现。若用激光焊接替代超声波焊接，可使焊带横截面积增大5倍，从而相应提升最大传输电流。横截面积的增加会导致加工过程中焊缝承受的载荷（至少5倍）升高。为降低热输入量，需最大化焊缝在剪切方向的强度。基于代表性试样几何结构（10×0.3 mm2），本研究探究了不同激光参数对搭接接头极限抗剪强度的影响，变量参数包括：激光波长（约1050 nm红外光+515 nm倍频光）、聚焦直径（42-300 μm）、基材不同热处理状态、工艺参数（激光功率0.6-4 kW与进给速度50-800 mm/s）及焊接策略（单道焊接、空间光束调制）。所用材料为Cu-ETP（纯度>99.9%铜）。所有测试参数下观察到的失效模式均为"熔合区断裂"。即使参数变化达到一个数量级，所有实验的极限抗剪强度仍维持在188 N/mm2左右，这与预期的激光参数与力学性能关系相矛盾，本文将对此差异展开讨论。

    关键词： 承载能力、延性焊缝、摆动、光纤激光焊接、剪切强度

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 激光熔覆工艺产生的具有穿透性微孔的HSS涂层

    摘要： 本文致力于通过采用非规则激光熔覆（LC）方法来提高硬质涂层的耐久性。本研究旨在证明，通过生成锁孔模式LC涂层可在界面处形成功能梯度结构，从而有助于降低由异种钢构成的涂层-基体系统中的穿透深度残余应力梯度。实验采用精密LC系统完成，该系统由工业机器人（KUKA）和1千瓦Yb光纤激光器（IPG Laser）组成。实验涂层以冷作模具钢基体AISI D2为基底，使用高速钢（HSS）粉末AISI M2制备。通过对比分析横截面形貌、元素成分、涂层内部显微硬度分布及摩擦学测试，对两种不同方法制备的涂层性能进行了评估。结果表明：具有锁孔模式穿透的涂层因稀释量较大而硬度较低，但获得了界面处性能的平滑过渡。尽管硬度差异显著，两种涂层均表现出极为相似的摩擦学行为。

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 选区激光熔化增材制造的TiB?/AlSi10Mg复合材料的致密化行为、微观组织演变及拉伸性能

    摘要： 通过选择性激光熔化（SLM）增材制造技术制备了TiB2/AlSi10Mg复合材料。研究了激光工艺参数对SLM成型复合材料致密化行为、显微组织演变及拉伸性能的影响。随着激光体积能量密度增加，致密化率提升，在激光扫描速度为1000 mm/s时达到99%。同时，TiB2颗粒随激光体积能量升高呈现部分熔化行为（凝固部分形成不规则形貌）和完全熔化状态（增强颗粒表面光滑）。当采用117 J/mm3激光能量密度时，高冷却速率与增强颗粒作为异质形核位点的完全熔化效应，使制备复合材料的胞状-枝晶显微组织及共晶相宽度显著细化。在此工艺条件下获得的TiB2/AlSi10Mg复合材料显微硬度（131.3 HV0.2）、抗拉强度（375 MPa）、屈服强度（260 MPa）和延伸率（3.1%）均显著高于未增强AlSi10Mg合金。

    关键词： 拉伸性能、铝基复合材料、选择性激光熔化、微观组织演变

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过巧妙结合激光诱导热裂纹扩展与激光热熔技术实现夹层玻璃高效分离的研究

    摘要： 夹层玻璃应用广泛，但切割工艺过于繁琐。本文首次巧妙结合激光诱导热裂纹扩展与激光热熔技术，提出一种新型激光复合分离方法，实现夹层玻璃一次性分离，并将切割流程从五步简化为两步。该方法产生三个激光焦点，每个焦点分别作用于夹层玻璃的一层，通过玻璃层的激光诱导热裂纹扩展与PVB层的激光热熔分离复合机制，完成整片夹层玻璃的分离。实验成功采用该激光复合分离技术对5+0.38+5mm厚度的夹层玻璃进行加工，分离侧壁极为光滑（玻璃层粗糙度达10.24纳米），且无崩边、微裂纹或亚表面损伤等缺陷。研究同时建立了数学模型分析分离机理。

    关键词： 激光熔化、数值模拟、激光诱导热裂纹扩展、激光分离、夹层玻璃

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 铜铁伪合金的激光淬火

    摘要： 本研究的目的是通过表面热处理改善粉末伪合金材料的性能特性。此类材料具有独特性能，例如干摩擦条件下的自润滑性、高导热系数以及高耐电蚀性。粉末伪合金的缺点是强度相对较低。本文研究了采用高能处理方法——激光辐射进行表面硬化的工艺。论文阐述了实验研究方法，描述了粉末材料的制备方法、化学成分及所用设备。给出了采用最大功率1千瓦的连续波光纤激光器对钢-铜粉末伪合金表层进行激光热处理（LHT）后的微观结构和显微硬度研究结果，标明了LHT工艺参数，评估了LHT参数对硬化层特性的影响。研究发现：除完全熔化区外，材料中还形成了部分熔化区——该区域初始结构中可熔组分（铜）的体积与钢基体的接触段发生熔化；随后形成固态淬火区，其中最佳试样在马氏体体积内达到最高约1000HV的硬度，这些马氏体形成于初始钢-铜材料珠光体晶粒团中。

    关键词： 钢-铜假合金、显微硬度、磨粒磨损、激光热处理、粉末冶金、显微组织

    更新于2025-09-23 15:19:57