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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
研究主题
  • 激光焊接
  • 微观结构
  • 选择性激光熔化
  • 激光束焊接
  • 拉伸性能
  • 增材制造
  • 激光-电弧复合焊接
  • 硬度
  • 力学性能
  • 激光成形
应用领域
  • 机械工程
  • 材料科学与工程
  • 机械电子工程
  • 复合材料与工程
  • 增材制造工程
  • 光电信息科学与工程
  • 纳米材料与技术
  • 物理学
  • 生物材料
  • 精密仪器
机构单位
  • Huazhong University of Science and Technology
  • Harbin Institute of Technology
  • Missouri University of Science and Technology
  • Technical University of Munich
  • The University of Manchester
  • Institute for Advanced Studies
  • Beijing University of Technology
  • Purdue University
  • SINTEF Industry
  • Delft University of Technology
70 条数据
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  • 双相钢激光-电弧复合焊接的实验开发及其与激光焊和气体金属电弧焊的比较

    摘要： 双相DP600钢已广泛应用于多种汽车结构，激光焊接是连接不同部件的标准方法。本研究对比了激光焊接、弧焊（GMAW）及激光-电弧复合焊接的微观组织与力学性能。激光焊与复合焊在微观组织和力学性能方面表现相当，均能形成合格且韧性良好的焊缝。激光焊与复合焊的最大延伸率非常接近，约为14%，接近母材数值。而GMAW因马氏体回火软化导致延伸率较低，因此作为焊接工艺不可接受。

    关键词： 混合激光-气体金属电弧焊、气体金属电弧焊、双相钢、激光束焊接

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 采用高功率选择性激光熔化制备的高强度高导电Cu-Cr合金构件的微观组织与性能

    摘要： 尽管过去几年已研发出多种金属材料，但由于铜合金具有高反射率和高导热性，要制造出兼具高强度与高导电性的铜合金部件仍十分困难。本文通过高激光功率选区激光熔化技术成功制备出高强度高导电的Cu-Cr合金，并对热处理前后的微观组织、力学性能及导电性进行了研究对比。原始样品的微观组织为柱状晶粒，其内部包含极细的胞状亚结构和Cr及Cr2O3析出相。经热处理后，Cr颗粒从铜基体中析出，实现了强度与导电率的同步提升。最终获得抗拉强度468 MPa、屈服强度377.33 MPa、电导率98.31% IACS的优异性能，甚至优于经过轧制后热处理的样品。

    关键词： 铜铬合金、电子导电性、激光加工、微观结构、力学性能

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 采用并排配置的双光束激光焊接异种钢/铝接头

    摘要： 采用双光束同轴并行配置的激光焊接技术，对厚度为1.5毫米的异种钢/铝搭接接头进行了焊接。研究重点考察了双光束功率比(Rs)和双光束间距(d1)等关键工艺参数对钢/铝接头特性（包括焊缝形貌、界面微观组织、抗拉强度及断裂行为）的影响。结果表明：同轴并行的双光束激光焊接能获得无焊接缺陷的优质钢/铝搭接接头。Rs与d1工艺参数对焊缝外观、铝合金侧熔深(P2)及焊接缺陷具有显著影响。P2深度变化及铝/焊缝界面的位置差异，会导致金属间化合物(IMC)层在形貌与厚度上呈现非均匀微观结构。电子背散射衍射(EBSD)相图分析显示，铝/焊缝界面形成的IMC层包含针状θ-Fe4Al13相和致密板条状η-Fe2Al5相，并在钢/铝接头焊缝晶界处检测到极细小的θ-Fe4Al13与η-Fe2Al5相。最终发现P2与钢/铝接头抗拉强度存在匹配关系，当Rs=1.50时采用同轴并行双光束焊接获得的接头抗拉强度达到最大值109.2 N/mm。根据P2差异会出现两种断裂路径模式，其中具有最佳P2值的钢/铝接头展现出较高的抗断裂性能。

    关键词： 双光束激光焊接、抗拉强度、并排配置、EBSD相图、钢/铝接头

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 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

  • 316L不锈钢激光-电弧复合焊接中的激光冷却电弧等离子体效应

    摘要： 当前激光-等离子体相互作用理论认为，当激光束穿过等离子体时，逆轫致辐射（IB）吸收效应会使等离子体能量（如电子温度）升高。但本文在千瓦级光纤激光-TIG复合焊接中发现了一种有趣的激光冷却电弧等离子体效应（LCAPE）。通过理论建模与实验观测，我们发现在316L不锈钢复合焊接过程中，不同工艺参数下氩等离子体尾部温度均出现超过5000K的降低现象。研究表明该效应由激光诱导金属蒸气引发，其机理主要包括金属蒸气对电弧等离子体的对流冷却作用及辐射增强效应。本发现可拓展激光-等离子体相互作用理论，并为工业领域中等离子体的调控提供理论参考。

    关键词： 冷却效果，不锈钢，激光-电弧复合焊接，电弧等离子体，光纤激光

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 碳纤维增强聚合物（CFRP）激光切割的参数研究及纤维取向对切割质量的影响

    摘要： 采用2千瓦光纤激光器对碳纤维增强复合材料（CFRP）进行激光切割。研究详细分析了不同激光加工参数对CFRP切割的影响，主要选取激光功率（瓦）、扫描速度（毫米/分钟）、气体压力（巴）和占空比（%）作为工艺参数，以平均切缝宽度和热影响区（HAZ）作为输出参数。实验中沿垂直于纤维方向（90o）进行切割，并通过扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析切缝质量、基体熔化、纤维拔出及热影响区内的基体汽化现象。当参数设置为800瓦、600毫米/分钟、3巴和25%占空比时，获得最小约184微米的切缝宽度，此时对应的热影响区约为1561微米。切缝宽度与热影响区随激光功率、气体压力和占空比的增加而直接增大，但随扫描速度提升而减小。SEM图像证实该切割工艺产生的纤维边缘基本无毛刺。研究发现基体回缩和分层（纤维拔出）是CFRP激光切割过程中的主要质量缺陷。

    关键词： 纤维分层、基体熔化、热影响区、激光切割、纤维固结、切缝宽度、碳纤维增强复合材料

    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?；?、不同保护气体流量、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

  • 通过光学相干断层扫描实现远程激光束焊接的工艺控制与质量保证

    摘要： 远程激光束焊接在灵活性和生产效率方面显著优于传统连接技术。该工艺尤其受益于高度聚焦的激光辐射，从而实现精准可控的热输入。然而高亮度激光光源的小光斑尺寸要求光束具备高度动态的精确定位能力。同时，此类工艺通常采用的高激光强度会导致剧烈的过程动态变化，因此需要确保焊缝质量的方法。本研究采用基于光学相干断层扫描（OCT）的新型远程激光加工传感器概念，同时实现质量监控与边缘跟踪功能。该OCT传感器集成于配备独立内部扫描器的3D扫描头中，可使测量光束与加工光束分离偏转。通过该系统可记录加工区域及其周边表面的形貌特征。研究团队对铝、铜及镀锌钢等材料开展了基础实验，首先评估了材料特性、入射角度、扫描场内焊接位置及温度对OCT测量信号的影响，在此基础上开发并验证了边缘跟踪测量策略。实验证明：在加工区域前方设置正交测量线可可靠追踪角焊缝边缘；通过记录加工区域后方的表面形貌，能够评估焊缝质量。与显微测量结果对比显示，该系统能清晰识别焊缝特征参数。此外，根据测量信号质量还可观察到焊接过程对热影响区表面特性的影响。

    关键词： 在线质量保证、光学相干断层扫描、远程激光束焊接、过程控制

    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