Y_(2)O_(3)含量对激光熔覆镍基复合涂层组织与性能的影响北大核心CSCD

针对Ni60+NbC+h-BN@Cu复合涂层开裂行为明显,硬度、耐磨性不足等问题,利用Y_(2)O_(3)的化学活性强、原子结构特殊的性能,采用激光熔覆技术在45钢表面制备了添加不同含量Y_(2)O_(3)的镍基涂层。使用着色探伤试验检测涂层的裂纹数量,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备,系统地分析并研究了不同Y_(2)O_(3)含量对熔覆层的物相组成、微观组织、显微硬度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明:Y_(2)O_(3)的添加,起到了消除涂层表面的裂纹的作用,一定量的Y_(2)O_(3)可完全消除裂纹缺陷。不同Y_(2)O_(3)含量的涂层的相组成没有发生明显变化,主要由Ni-Cr-Fe、FeNi_(3)、M_(23)C_6、M_7C_6、NbC、CrB、h-BN、Cr_(2)Nb组成。Y_(2)O_(3)的添加提高了形核速率,明显细化了熔覆层的显微组织。当Y_(2)O_(3)的质量分数为1%时,熔覆层的显微硬度为770 HV_(1.0),摩擦系数为0.3,磨痕宽度为0.322 mm,相比于未添加Y_(2)O_(3)的熔覆层,硬度提升了18.4%,摩擦系数减小了0.1,磨痕宽度减小了0.084 mm。研究结果为制备性能优良的镍基复合涂层提供了参考。     

基于激光光斑直径的激光熔覆粉末汇聚特性数值模拟

为了探索激光熔覆过程激光与粉末流的耦合作用机理,通过激光熔覆喷粉数值模拟,研究送粉速度对粉末汇聚特性的影响规律,随着送粉速度的增加,粉末流焦点直径逐渐减小,粉末流获得良好的收敛性。通过分析激光光斑模拟图,研究激光光斑大小与粉末流焦点直径的作用关系,并通过激光熔覆实验进一步验证,当粉末流焦点直径接近激光光斑直径时,熔覆形貌较好,但随着送粉速度的进一步提升,粉末流焦点直径减小,基体热影响区域增大,熔覆表面形貌变差,最终获得最佳送粉速度为170m/s。研究成果为激光熔覆粉末利用率与激光熔覆形貌控制提供理论依据。     

体能量密度对Ni60/WC激光近净成型形貌和性能的影响

研究了体能量密度,及相同体能量密度下不同送粉工艺组合对LENS(Laser Engineered Net Shaping)制备的Ni60/WC样件的尺寸精度、缺陷率、显微硬度以及摩擦磨损性能的影响。研究发现,能量密度的升高使成型效率逐步上升;相同能量密度下,通过调控粉盘转速和气流量可以使成型效率提高。在能量密度333J/mm3、粉盘转速6 rpm、气流量6 L/min的工艺下,获得了最高成型效率,最大高度为227mm。在能量密度283J/mm3、粉盘转速6 rpm、气流量4 L/min的工艺下,获得最优机械性能,磨损率为3604μm3 N-1mm-1。当能量密度为291J/mm3时样块的显微硬度最大,为681 HRC,当能量密度为291J/mm3时,缺陷率最小,为007。     

基于卡尔曼滤波与机器学习的激光诱导击穿光谱钢铁多元素定量分析探究

针对钢铁冶炼过程中微量元素定量分析问题，对钢样中的Mn、P、S和C元素进行离线定量分析，并为熔融状态下钢水成分在线检测进行前期离线预研工作。通过激光诱导击穿光谱(LIBS)技术研究钢铁的光谱特性，提出使用卡尔曼滤波(KF)对光谱进行降噪处理，并将其与偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)机器学习模型结合，建立各元素的定量分析模型，采用K折交叉验证和网格搜索法对模型的结构参数进行调优，在LIBS技术基础上实现钢铁元素的定量分析。结果显示，KF-SVR预测模型对Mn和C元素的预测性能最优，其测试集的决定系数(R²)均高达0.999 9,均方根误差(RMSE)分别为0.020 8%、0.021 3%;KF-PLSR预测模型对P和S元素的预测性能最优，其测试集的R²值分别为0.999 8、0.999 9,RMSE分别为0.006 0%、0.002 8%;结合KF后3种机器学习模型的R²值均高于0.996。研究结果表明，将KF用于LIBS光谱数据的预处理可有效提高光谱的信噪比，改善光谱质量，并将其与机...     

基于NSGA-Ⅱ算法的高熵合金材料激光熔覆形貌的预测和控制方法

针对激光熔覆AlCoCrFeNiTi合金的成形质量问题，探索工艺参数对稀释率、高宽比和熔覆面积的影响规律，实现熔覆成形质量的预测与优化。采用响应面法建立激光功率、扫描速度、送粉电压与稀释率、高宽比和熔覆面积的数学模型，通过NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化。试验结果表明，最优工艺参数为激光功率1 770.60 W，扫描速度5.96 mm/s，送粉电压为23.26 V，稀释率、高宽比、熔覆面积的误差分别为6.69%、9.27%、11.96%。稀释率随着激光功率和扫描速度的增大而增大，送粉电压则相反；高宽比及熔覆面积均随着扫描速度增大而减小，送粉电压则相反。该研究结果能为高熵合金熔覆层形貌的预测和控制提供理论依据。     

基于抛物线模型的V形坡口焊道规划排布

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性，提出了抛物线模型，结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法.首先，规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿，进一步推导出焊道排布算法的公式，借助MATLAB软件进行多层多道焊道排布的仿真；最后通过机器人焊接试验验证多层多道排布的方法.结果表明，仿真的焊道排布结果与试验的V形坡口每层每道轮廓相吻合，说明提出的基于抛物线模型的多层多道排布算法是准确可行的.该研究成果为机器人焊接相贯构件的多层多道焊道排布提供了重要的理论基础.     

基于修正固有应变理论的金属3D打印过程残余变形预测

针对金属材料3D打印过程模拟异常复杂和耗时问题，以金属材料激光选区熔化(SLM)加工工艺为研究对象，采用修正固有应变方法，实现3D打印过程残余变形的精确快速预测。考虑到3D打印过程的周期性，对连续两个打印层进行热-弹-塑性耦合分析，通过修正固有应变理论，提取3D打印过程等效的修正固有应变载荷；将提取到的修正固有应变逐层施加到弹性有限元模型，实现3D打印过程高效模拟及残余变形精确预测；通过与3D打印完整过程热-固耦合分析及3D打印试验对比，验证修正固有应变方法预测3D打印残余变形的精确性和高效性。     

CeO2含量对激光熔覆Ni45A+TiC复合涂层组织和性能的影响

目的提高模切刀具刃口层硬度和耐磨性，使刃口层内部组织无缺陷。方法以Ni45A-Ti C-Ce O₂为熔覆材料，采用激光熔覆技术在AISI 1045钢表面制备不同含量稀土氧化物复合涂层。通过测试，分别研究不同含量Ce O₂(质量分数0%～5%)对熔覆层物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能的影响规律。结果添加Ce O₂后，熔覆层的物相主要包括Ti C、Ni₃Fe、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆等，少量Ce O₂的加入未改变熔覆层内主要相的生成，在Ce O₂的质量分数为5%的条件下，在熔覆层中观测到Ce₂O₃相。当Ce O₂的质量分数为2%时，Ni45A-Ti C-Ce O₂复合涂层表面无渣、无裂纹、润湿角较小、宏观形貌最好，从表面到与基体结合处涂层的显微组织无枝晶，组织得到明显细化，Ti C...