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直接激光沉积工艺技术参数对Ti-6Al-4V合金沉积件组织与性能的影响
摘要： 直接激光沉积技术是在各行业中最具应用前景的技术之一。该技术最有前景的应用领域之一是航空工业。由于钛合金具有独特的性能，它被广泛应用于飞机工业中的燃气涡轮发动机部件。本文研究了DLD工艺参数对缺陷形成和结构的影响，确定了能量密度对零件力学性能的影响。
关键词： 直接激光沉积、增材制造、力学性能、钛合金
更新于2025-11-28 14:24:20
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构建几何形状和取向对激光金属沉积增材制造316L不锈钢显微组织和性能的影响
摘要： 研究了增材制造AISI 316L不锈钢的构建几何形状和取向对微观结构及力学性能的影响。为此采用集成激光金属沉积系统制备了两个测试块（块体1和块体2），其中块体1的最长尺寸平行于构建方向，块体2的最长尺寸垂直于构建方向。从两个块体中提取不同构建方向取向的试样并进行详细表征。发现块体1具有较粗大且无缺陷的微观结构，而块体2则呈现更细小的微观结构并存在大量轨道/层间缺陷?？樘?试样的屈服强度和抗拉强度高于块体1试样，但其应变硬化能力和延展性值较低。这些微观结构和力学性能的差异被证实源于两个块体不同的构建速率及由此产生的热历史。为解释屈服强度随试样取向的变化，引入了"有效晶粒尺寸"这一替代性晶粒尺寸度量指标，该指标揭示了晶粒取向对位错运动平均自由程及相应屈服/流动应力的影响。研究发现屈服强度随有效晶粒尺寸的变化遵循霍尔-佩奇关系。
关键词： 各向异性、增材制造、晶粒尺寸、拉伸行为、取向
更新于2025-11-28 14:24:20
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激光抛光SKD 11工具钢的能流密度与表面特性评估
摘要： 本文采用多模光纤激光器产生的连续波激光束研究抛光效果。通过高速（FS）与低速（LS）线切割电火花加工（EDM）、铣削三种工艺对SKD11工具钢进行表面处理后获得三类表面形貌，进而分析了激光能量密度对抛光表面特性的影响。结果表明：该抛光效应能显著改变表面粗糙度参数（Ra、Rz、Rt和Sa）。随着激光能量密度增加，抛光表面经历从表层熔融到过熔融的完整形貌演变过程。FS-EDM、LS-EDM和铣削工艺使粗糙度分别改善86.83%、90.70%和86.07%，对应最佳激光能量密度为14.26 J/mm2、12.73 J/mm2和13.55 J/mm2，显示LS-EDM处理的工具钢表面具有最优抛光效果。LS-EDM表面的承载面积曲线、双向反射分布函数及功率谱密度的对比统计结果也证实其抛光质量最佳。此外，所有预处理表面均可在高抛光速度下达到Ra<0.5μm。这些发现表明平顶分布的激光束对工具钢表面高效抛光具有重要应用潜力。
关键词： 功率谱密度，表面形貌，承载面积曲线，能量密度，激光抛光，工具钢
更新于2025-11-28 14:24:20
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因科镍718在定向凝固镍基高温合金上外延激光熔覆沉积过程中的外延生长与新杂晶形成机制
摘要： 研究了定向凝固（DS）高温合金在外延激光熔覆沉积（E-LMD）过程中沉积层的外延行为及杂散晶粒（SGs）的形成。通过在外延凝固的DS基体上获得了柱状枝晶结构，沉积层也保持了基体的取向。熔合界面处难以消除的杂散晶粒归因于不同的形成机制，根据分布特征将其分为晶界杂散晶粒（GB-SGs）和碳化物周围杂散晶粒（MC-SGs）。GB-SGs位于低角度和高角度晶界，其形成机制为反复空间变化加热和冷却下热应变与应力累积诱发动态再结晶。MC-SGs围绕碳化物形成，与固液界面形状变化导致的取向偏离胞状晶形成有关，柱状晶向等轴晶转变（CET）是MC-SGs形成的另一机制。
关键词： 散粒，镍基高温合金，激光金属沉积，再结晶，动态，外延，微观结构
更新于2025-11-28 14:24:20
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相变温度和预热对多道次多层激光金属沉积残余应力的影响
摘要： 为研究相变温度和预热对多层多道激光金属沉积（LMD）残余应力的影响，采用具有不同相变特征的五种合金分别进行了有/无预热的多次多层LMD试验，并通过钻孔法测量其残余应力?；谑笛榛竦玫奈锢硇阅苁?，建立了包含相变效应的有限元模型。结果表明：低温固相变具有拉应力松弛效应，会形成压应力区，且该松弛效应随相变温度升高而减弱；与单道LMD不同，高温固相变在多次多层LMD过程中未表现出显著的拉应力松弛效应。当固相变温度较低时，预热仅能在有限程度上改善应力场均匀性；但当预热使热循环最低温度超过固相变起始温度时，固相变的拉应力松弛效应可得到充分发挥。
关键词： 有限元分析、预热、相变温度、残余应力、激光金属沉积
更新于2025-11-28 14:24:20
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利用光学相干断层扫描技术对高亮度激光束源进行在线焊缝深度测量
摘要： 由于电驱动应用中对激光焊缝深度精确定义的需求日益增长，过程在线监测与控制的重要性也随之提升。为应对工艺数据采集的挑战，本文提出采用新型传感器概念实现高亮度激光源深熔焊过程的监测。实验表明，通过对比传感器测量的材料表面距离与小孔底部距离，光学相干断层扫描（OCT）可用于焊缝深度测量。本研究首次将该测量原理应用于高聚焦激光束源的焊接过程观测：首先开展预实验研究入射角、材料及焊缝几何形状对传感器信号质量的影响，使用聚焦直径320μm的多模光纤激光器时，测量结果显示铝与铜存在显著特性差异；随后将这些测量信号特性发现应用于光斑直径仅55μm的单模光纤激光焊接，其OCT测量光束光斑直径约50μm（略小于单模加工光束）。通过多样化测试确定了该测量方法的极限性能，结果表明OCT技术能同时适用于多模激光与高聚焦单模激光的焊缝深度在线监测，并识别出材料特异性熔池动力学、特征反射与吸收特性等多种信号影响因素。
关键词： 高亮度激光束源、焊缝深度测量、光学相干断层扫描、激光束焊接
更新于2025-11-28 14:24:20
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钢与铝的激光-CMT复合焊接钎焊
摘要： 提出了一种结合冷金属过渡（CMT）电弧的激光穿透焊接-钎焊方法，用于改善5052铝合金与Q235低碳钢采用ER5356焊丝进行对接接头时的焊缝成形和界面反应不均匀性。研究了送丝速度、光束偏移量和焊接速度对焊缝成形、界面微观结构和接头抗拉强度的影响。该方法改善了对接激光焊接-钎焊中存在的咬边缺陷，获得了成形良好的接头并促进了界面反应的均匀分布。界面金属间化合物（IMCs）层由Fe2Al5和Fe4Al13组成，其厚度被控制在3-5 μm。焊缝显微组织由α-Al和Al3Mg2构成。随着送丝速度的增加，脆性IMCs层增厚导致抗拉强度下降。当焊接速度或光束偏移量增加时，IMCs层厚度减小但焊缝成形变差?？估慷认壬吆蠼档停罡呖估慷瘸?0 MPa，接头沿界面在IMCs层处断裂。
关键词： 金属间化合物，激光-CMT电弧复合焊-钎焊，异种金属焊接，低碳钢，铝合金
更新于2025-11-28 14:24:20
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厚钢板/铝对接接头的混合激光-金属惰性气体深熔焊接
摘要： 钢/铝异种金属连接在工业应用中日益重要，尤其在减重方面具有显著优势。然而，即使薄板钢/铝直接焊接也极具挑战性。本研究采用聚焦于钢侧的小孔模式混合激光-金属惰性气体（MIG）焊接工艺，实现了6mm厚钢/铝对接接头的焊接。系统研究了激光偏移量对焊缝成形、界面组织结构及钢/铝接头极限抗拉强度（UTS）的影响。 通过该混合激光-MIG小孔焊接工艺获得了优质的钢/铝对接接头。当激光偏移量从0.6mm增至0.8mm时，由于热输入降低，焊缝呈现更平滑的优良形貌。钢/铝接头厚度方向的位置对铝/焊缝界面金属间化合物（IMC）层的形貌与厚度具有重要影响：上下部位的IMC层呈厚且不规则形态，中部则相对薄而均匀。特定焊接条件下，钢/铝接头下部的铝/焊缝界面从熔焊模式转变为钎焊模式，形成岛状结构，其IMC层由Fe2Al5层和针状Fe4Al13相组成。 当激光偏移量为0.6mm时获得最大UTS值87.0MPa。虽然断裂发生在显示脆性特征的IMC层，但断裂形貌与位置呈现混合破坏特征，对IMC层裂纹扩展具有一定抵抗能力。
关键词： 激光-金属惰性气体焊接，极限抗拉强度，小孔焊接，金属间化合物，钢/铝接头
更新于2025-11-28 14:24:20
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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
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喷嘴类型对60毫米厚不锈钢激光切割性能的影响
摘要： 采用6千瓦光纤激光器对60毫米厚不锈钢进行激光切割，以研究喷嘴几何构型对离焦距离操作容差的影响。离焦距离是指喷嘴尖端与钢板顶面之间的距离。通过干涉测量分析对比评估了两种喷嘴（具有收敛几何结构的亚音速喷嘴和具有收敛-发散几何结构的超音速喷嘴）的流体行为。根据干涉测量分析结果，开展了聚焦离焦距离变化的激光切割实验。考虑到所用切割喷嘴的熔体去除能力，离焦距离设定为1至60毫米范围。喷嘴喉部直径分别为2毫米和3毫米。结果表明，对于60毫米厚不锈钢的激光切割，超音速喷嘴具有更好的离焦距离操作容差。
关键词： 激光切割，超音速喷嘴，诺马斯基干涉仪
更新于2025-11-28 14:24:20