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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
  • 选择性激光熔化
  • 激光粉末床熔融
  • X射线成像
  • 激光焊接
  • 增材制造
  • 微观结构
  • 拉伸性能
  • 表面形貌
  • 粉末床熔融
  • 激光成形
应用领域
  • 机械工程
  • 材料科学与工程
  • 复合材料与工程
  • 增材制造工程
  • 物理学
  • 金属材料工程
  • 生物材料
  • 机械电子工程
机构单位
  • Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
  • The University of Manchester
  • Missouri University of Science and Technology
  • Argonne National Laboratory
  • Delft University of Technology
  • Pusan National University
  • Harbin Institute of Technology
  • University of Wisconsin-Madison
  • Nanjing University of Aeronautics and Astronautics (NUAA)
  • South China University of Technology
22 条数据
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  • 70/30铜镍合金板的自生光纤激光焊接

    摘要： 70/30铜镍合金等白铜合金具有优异的耐海水腐蚀和抗污损性能，因此被广泛应用于船舶及海洋工程领域。传统上采用电弧焊和钎焊工艺焊接此类材料。相比之下，激光束焊接因其高生产效率、良好的工艺灵活性与可靠性以及优异的焊接完整性而成为极具前景的技术。本研究采用大功率光纤激光系统对5毫米厚的70/30铜镍合金板进行对接接头焊接，随后依据适用的国际标准化组织和国防标准规范，从显微组织、缺陷及力学性能（硬度、面弯与根弯、拉伸）等方面评估激光焊接接头质量。

    关键词： 拉伸性能、微观结构、对接接头、白铜合金、弯曲试验、激光焊接

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 激光粉末床熔融中热历史与匙孔孔隙率的相关性

    摘要： 增材制造有望彻底改变金属零部件的生产方式，它能制造出具有复杂几何形状的近净成形零件并减少材料浪费。目前，由于缺陷控制难度大，增材制造的零部件面临合格认证挑战。这促使大量研究致力于更好地理解和改进工艺控制——由此产生了大量原位测量技术，用于将缺陷与关键材料质量指标相关联。本研究开发了机器学习方法，用于探究激光粉末床熔融中多种打印条件下热历史与亚表面孔隙率之间的关联。通过高速红外成像获取非标准化表面温度（以黑体辐射形式呈现），并利用同步辐射X射线成像观察样品截面中的孔隙形成情况。为展示这些特征参数的预测能力，我们建立了四种统计机器学习模型，将温度历史与激光熔融Ti-6Al-4V粉末的亚表面孔隙形成相关联。

    关键词： 原位测量、匙孔孔隙、机器学习、激光粉末床熔融、X射线成像

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 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

  • 激光扫描策略对纯钨选择性激光熔化的影响

    摘要： 采用棋盘式扫描策略、锯齿形扫描策略和重熔扫描策略三种扫描方式，研究了扫描策略对选区激光熔化纯钨的表面形貌、微观组织、力学性能及晶粒取向的影响。结果表明：孔隙和裂纹是选区激光熔化钨构件中的主要缺陷，重熔扫描策略可消除孔隙，但无论采用何种扫描策略，裂纹似乎都不可避免。选区激光熔化钨的微观组织为柱状晶，并沿构建方向呈现强烈的外延生长特征。采用锯齿形扫描策略时获得了923 MPa的抗压强度和7.7%的延伸率，在三种扫描策略中表现最优。通过改变扫描策略，可以调控选区激光熔化钨沿加工方向的织构。

    关键词： 微观结构、织构、扫描策略、抗压强度、纯钨、选择性激光熔化

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 激光辅助聚合物-金属混合结构连接中的模糊决策

    摘要： 开发了一种模糊决策方法来优化聚合物-金属混合结构的激光辅助连接工艺。采用基于实验设计的系统化方法识别并解释各工艺参数（即激光能量和激光功率）对响应变量（即最高工作温度和剪切强度）的影响。随后构建了模糊-遗传算法组合模型，以寻找能满足最佳加工性能要求（包括适宜的工作温度范围和最高剪切强度）的最佳输入参数组合。遗传算法的应用涉及最优名义回归模型的选择及模糊数的优化，从而在最小不确定度水平下整合了大部分实验数据。实验结果表明：采用150W激光功率和2kJ激光能量时，该连接工艺成功实现了混合结构随时间推移的充分粘接，剪切强度达到近29MPa。此外，模糊工艺图谱能筛选出在最低不确定度水平下实现预期工艺输出的参数组合，同时提供模型的不确定度量值。结果显示：2250J的低激光能量与120-140W的激光功率组合，在工作温度（343-520°C）、剪切强度（>26MPa）及不确定度水平（隶属度>0.9）方面提供了最优解决方案。

    关键词： 混合接头、决策制定、激光辅助连接、模糊逻辑

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 激光粉末床熔融增材制造过程及高能密度激光焊接中孔隙形成机制的直接观测

    摘要： 激光粉末床熔融（LPBF）是一种能够制造传统工艺无法实现的复杂几何形状部件的3D打印技术。然而，打印过程中形成的气孔会损害部件的力学性能，严重阻碍其广泛应用。本研究报道了LPBF过程中观察到的六种气孔形成机制。我们的结果再次证实了三种已知机制——匙孔诱导气孔、原料粉末导致的气孔以及激光熔化时因挥发性物质汽化或微小封闭气体膨胀沿熔合边界形成的气孔。同时发现三种新机制：(1) 表面波动捕获的气孔；(2) 浅凹坑区波动导致的气孔；(3) 裂纹引发的气孔。这些发现为LPBF过程中的气孔形成机制提供了直接证据和深入见解，可指导气孔消除/缓解方法的开发。由于本研究涉及的某些激光加工条件与高能密度激光焊接情况相似，该结果对激光焊接也具有参考价值。

    关键词： 孔隙形成、激光粉末床熔融、X射线成像、激光焊接、增材制造

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 用于超冷原子的三维可操控光学镊子系统

    摘要： 我们展示了一种基于两对声光偏转器的三维可控光学镊子系统。用于操控光学镊子的射频信号由直接数字合成技术产生，并通过快速频率切换可生成多个时间平均的交叉光束偶极阱。我们在水平和垂直平面均制备出超冷原子云阵列，以此验证该光学镊子系统的三维特性。

    关键词： 超冷原子、直接数字合成、光学镊子、声光偏转器、交叉光束偶极阱

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 等离子-激光协同辅助3D打印工艺下CCF/PEEK复合材料双尺度界面结合行为研究

    摘要： 3D打印连续碳纤维增强聚醚醚酮（CCF/PEEK）复合材料因其优异的力学、热学和化学性能以及复杂结构件的可成型性而备受关注。然而，该复合材料的实际应用始终受限于两种弱结合界面——层间结合力差和碳纤维与PEEK之间的弱界面。研究采用等离子体-激光协同辅助3D打印工艺来改善双尺度界面，经优化后层间剪切强度可从5.78MPa提升至39.05MPa。通过分析失效模式与双尺度界面结合机制发现：激光主要提升层间结合力与结晶度，而等离子体通过化学-物理方式处理碳纤维表面有效增强了材料力学模量。该研究为开发适用于航空航天和汽车工业的3D打印CCF/PEEK复合材料提供了全新思路。

    关键词： 等离子体-激光协同辅助处理，双尺度界面键合，3D打印，连续碳纤维增强聚醚醚酮

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 钛基复合材料选择性激光熔化过程中热行为、流体动力学及表面形貌的介观尺度研究

    摘要： 基于随机堆积粉末床模型开发了介观尺度模拟方法，用于研究钛基复合材料选区激光熔化（SLM）过程中的热行为。系统考察了工艺参数对熔池内热行为、流体动力学及表面形貌演化的影响。结果表明：随着激光功率提升，工作温度、冷却速率和熔体存活时间显著提高；高激光功率条件下熔池尺寸增大，出现湍流流体运动，夹杂气体逸出效率提升且增强相颗粒在熔池内实现高效重排。优化工艺参数时，激光与粉末相互作用区域的温度峰值明显消失并形成3300K的最高温度，平台因热积累产生的平均工作温度高达1300K。模拟预测的熔池表面形貌随激光功率增加呈现连续孔隙→碎片状→典型规则液相前沿→湍流液相前沿及飞溅球化现象的演变规律。当激光功率200W、能量密度140J/m时，最大速度位于前后区域，熔体前进前沿的速度矢量指向熔池后部，表明辐照区熔体可实现高效补缩从而避免残余孔隙形成，最终获得液相前沿清晰、飞溅少且表面平整的良好效果。模拟表面形貌与实验测量结果一致。

    关键词： 表面形貌、热力学、介观模拟、选择性激光熔化、钛基复合材料

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 激光熔覆沉积层增材Ti/Al对接接头的焊接-钎焊组织与力学性能

    摘要： 采用同轴送粉方式对Ti/Al对接接头进行激光焊接-钎焊复合工艺研究。实验结果表明，通过增材层叠法可获得优质的Ti/Al对接接头。研究了激光熔积层数对焊缝成形、界面微观组织及拉伸性能的影响。当沉积五至七层时可获得高质量接头。钎焊界面处金属间化合物（IMC）的形貌与厚度分布沿接头厚度方向随沉积层数变化：七层沉积形成的接头中获得了连续锯齿状IMC层，且该化合物层沿厚度方向均匀分布，其最大厚度差仅约0.12微米。IMC层微观结构由纳米级颗粒状Ti7Al5Si12相与锯齿状Ti(Al,Si)3相组成。接头最高抗拉强度达240MPa（为铝基材的80%），其余接头强度偏低系因IMC层不足或存在气孔缺陷所致。

    关键词： 抗拉强度，激光熔化沉积，界面金属间化合物，激光焊接-钎焊，钛/铝对接接头

    更新于2025-09-24 03:37:51