4Cr5MoV1Si钢表面激光快速熔凝的组织特征

本文研究了4Cr5MoV1Si钢表面经连续CO2激光快速熔凝处理后的显微组织.结果表明,熔凝区为外延生长的细小胞状晶和胞状树枝晶,成分均匀,碳化物全部熔化,消除了夹杂物,其组织为马氏体,且其中的板条马氏体数量较该钢普通淬火的多.     

激光表面熔凝CuCr50粉末冶金材料

使用额定功率为９ｋＷ的连续ＣＯ_２激光在熔渗ＣｕＣｒ粉末冶金料片表面进行原位熔凝合金化,结果表明,２至３ｍｍ厚的ＣｕＣｒ５０合金层内显微组织显著细化,ＣｕＣｒ组元分布均匀,熔凝层的硬度明显高于同组成的粉末冶金材料。这种具均匀细小的显微组织的ＣｕＣｒ５０合金触头工作表面有列高的机械和电器性能。     

AM50镁合金表面激光熔凝层的组织与耐蚀性能

采用CO2连续激光对AM50镁合金表面进行熔凝处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对熔凝层的组织与成分进行了分析,通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学极化曲线测试和浸泡实验对激光熔凝层的耐蚀性能进行了检测。激光熔凝处理使镁合金的组织得到高度细化,组织与成分分布更加均匀,β相减少,Al及杂质元素的固溶度增加。极化曲线测试结果表明,激光熔凝表面的腐蚀电位较未处理试样提高了37mV,阳极腐蚀电流密度约降低了一个数量级;浸泡实验结果显示,激光熔凝表面腐蚀坑的出现时间和扩展速率明显慢于未处理试样,激光熔凝处理使镁合金的耐蚀性能有了明显提高。     

激光熔凝不锈钢的组织和综合性能

为探究激光熔凝工艺对不锈钢表面综合性能的影响,本课题组选用LDF 4000-40型激光器对0Cr17Ni12Mo2不锈钢表面进行处理,并采用光学显微镜、电子显微镜、能谱扫描仪、显微硬度计、电化学分析仪及磨损试验机等对其微观组织与性能进行表征.结果 表明:由于不同区域的传热、散热差异,激光熔凝组织与基体的界面呈波浪形,强化区的表层为等轴晶,中部为等轴晶和柱状晶,边缘区域为平面晶,且强化区的碳元素、铁元素及铬元素存在扩散现象;由于激光熔凝细化了微观组织,强化层的最高硬度约为基体最高硬度的1.5倍;与基体相比,强化层的耐蚀性更好,但强化层一旦发生腐蚀,其腐蚀速率比基体高;由于晶粒细化及硬度增加等原因,强化层的摩擦因数(0.29)低于基体的摩擦因数(0.35),且磨损机理为磨粒磨损.     

超声场下激光熔凝过程中熔池流场分析

建立了超声场下激光熔凝过程中的数值模拟, 采用模拟和实验相结合, 分析了超声作用对熔池流动状态以及熔凝后熔池宏观形貌的影响。结果表明, 未施加超声振动时熔池内部流动主要驱动力是温度梯度引起的表面张力和熔池自身重力引起的回流;施加超声振动时, 熔池的流动状态随着超声振动发生周期性的改变, 熔池内部声压承周期性的变化, 最终使熔池的熔池宽度相对于未施加超声作用时缩减了19.2%, 熔池深度伸展了30.8%, 通过模拟和实验得出, 在熔凝状态下熔池宏观形貌和模拟结果基本符合。     

渗碳淬火零件表面激光熔凝后的组织特性研究

采用3000W CO2激光器对12Cr2Ni4A钢渗碳淬火表面进行了激光熔凝处理.设计了激光熔凝处理的工艺参数,获得了表面光洁、成形良好的硬化层.研究了渗碳淬火层经激光熔凝处理后的组织特性与显微硬度分布.结果表明,预置TH-1型增强激光吸收涂料的激光熔凝处理能够显著的改善组织,显微硬度可达HV0.21100.研究还发现,激光熔凝处理后的零件表层与内部没有任何裂纹出现.研究结果为激光表面处理修复或强化渗碳淬火零件提供了基础资料.     

钢表面激光快速熔凝的组织特征

本文采用2kW横流二氧化碳激光器进行了CrWMn钢的快速动态熔凝处理.在本实验条件下,借助光学显微镜、扫描电镜和显微硬度仪,揭示了钢表层在激光动态凝固之后,其宏观凝固组织是非均匀的.这种非均匀性表现在两个方面,①在熔区边缘(B区)内,白色组织与黑色组织混合共存;②熔区中心(A区)组织与B区组织的混合共存.研究表明:白色组织为残余奥氏体,其显微硬度为HV0.2300kgf/mm2,而黑色组织为回火马氏体和残余奥氏体,其显微硬度为HV0.2620kgf/mm2.最后指出形成凝固组织不均匀的原因在于对流运动特征所致.     

激光表面熔凝多相区统一模型及数值分析

建立了移动光源下三维瞬态、对流/扩散固、液、糊状区及相变，多相区统一的激光熔凝数学模型。该模型主要解决了已往模型必须将固态和液态分开计算然后进行耦合且不能计算糊状区的缺陷．这种方法能够反映糊状区的存在及固液相变过程中潜热的吸收和释放的影响且在计算过程中自动跟踪糊状区位置．无须人为划分相区。根据数学模型的特点。建立了一套固定网格的数值求解方法。通过熔池深度的计算与实验值的比较验证了模型的正确性。进一步研究了表面张力、浮力等驱动力与激光熔池形状几何尺寸的关系。计算结果指出，表面张力和浮力驱动熔池内熔体的对流存在一次环流和二次环流。一次环流使熔池变宽、变浅，二次环流使熔池底部出现凹坑。实验印证了计算结果。     

Cr12激光表面熔凝处理的组织和性能研究

采用CO2 连续波工业激光器在Cr1 2钢表面进行了激光处理试验 ,利用光学显微镜、电子显微镜观察了激光熔凝处理后Cr1 2钢的组织 ,并比较了激光处理前后的耐磨性。结果表明 ,激光熔凝后获得超细化的枝晶组织 ,其组织为树枝状初晶A′和树枝间层片状共晶 (A′ +(Cr、Fe) 7C3 )。组织细化 ,奥氏体应力应变诱发马氏体转变 ,磨损中大量位错团的产生是激光处理后Cr1 2钢耐磨性提高的原因。     

高功率激光熔凝AZ91HP镁合金组织和性能

在真空条件下对AZ91HP镁合金进行了高功率激光熔凝处理。研究结果表明,在高功率激光快速扫描下,熔凝层主要由分布于α-Mg枝晶间的板条状β-Mg17Al12构成,硬质相β-Mg17Al12含量较原始镁合金有所增加。随激光功率增加,熔凝层树枝晶尺寸逐渐增大,且长度方向上的增加幅度约为宽度方向上增加幅度的10倍。由于枝晶细化和β-Mg17Al12的强化作用,与原始镁合金相比,熔凝层的硬度约提高90%左右,耐磨性提高78%,耐蚀性显著提高。     

激光重熔熔池宏微观凝固过程的实时观察

采用类金属透明模型合金SCN-Eth合金, 在自主搭建的激光熔池凝固过程宏微观实时观察平台上, 研究了激光重熔过程中熔池宏微观形态演化规律。研究发现, 随着激光束扫描的进行, 熔池及其热影响区的宏观形态都先从圆形变为椭圆形, 最后演化为尾部呈“V”形的泪滴状。随着激光功率的增加, 稳态熔池长度L、宽度W、尾部夹角α均增加; 随着扫描速度的增大, 稳态熔池长度L、宽度W、夹角α均减小; 熔池长宽比随功率的增加而增大, 随扫描速度的增加先增大后减小。从熔池中部到熔池尾部液固界面形貌依次呈平面→胞晶→枝晶演化, 胞晶和枝晶一次间距不同, 浅胞间距约为28 μm, 深胞间距约为42 μm, 枝晶间距约为65 μm, 胞枝晶一次间距沿固液界面增大。     

激光熔池动态过程检测研究

提出采用CCD相机结合数字图像处理技术检测监控激光熔池方案，建立了激光熔池动态过程检测系统，开发了激光熔池图像处理专用软件，进行了激光熔敷实验研究。结果表明，该技术可以检测激光熔池温度和几何尺寸，记录熔池动态变化过程。进一步发展，可成为激光加工在线检测过程的有用工具。     

BT20钛合金的激光表面重熔

激光表面重熔对提高钛合金表面的耐蚀性具有显著的效果.采用脉冲Nd-YAG激光器对BT20钛合金进行了重熔.表面显微结构、硬度分布和在3wt% NaCl与1M HCl溶液中的耐蚀性进行了研究.激光重熔处理后耐蚀性得到显著的提高.耐蚀性的提高归因于快速凝固造成的组织变化.     

连续移动三维瞬态激光熔池温度场数值模拟

详细介绍了在ANSYS软件平台上,建立连续移动三维瞬态激光熔池温度场计算模型的方法,计算模型中考虑了材料表面温度对激光吸收率的影响及材料相变过程对激光熔池温度场的影响。系统分析了连续移动三维激光熔池温度场随时间的变化规律。通过该计算模型,可以掌握激光加工过程中连续移动激光熔池的加热和冷却规律。计算结果表明,当激光沿45#钢基板表面由一端向另一端沿直线扫描时,由于热传导的作用,激光熔池温度随时间增加而升高,同时连续移动熔池表面温度最高点不在激光束中心,而是稍稍偏后于激光束中心。在相同激光工艺参数下,计算熔池横截面尺寸与实验所测熔池横截面尺寸相吻合,表明所建立的连续移动熔池温度场计算模型是正确和可靠的。     

激光表面重熔对LY12CZ性能的影响

通过控制CO2连续激光器的有关工艺参数,对LY12CZ铝合金进行了激光表面重熔,并对重熔后的试样进行了疲劳实验、疲劳断口分析、金相分析及显微硬度测试.研究结果表明,LY12CZ铝合金经过激光重熔后,疲劳寿命与未经激光处理试样相比无显著差异,疲劳断口显示疲劳裂纹源区出现在重熔区的表层,疲劳裂纹沿着柱状晶的晶界扩展,在基材处瞬断.激光重熔后表层金相组织明显细化,使得材料表层的显微硬度比基体硬度提高了40%.     

激光重熔A356铝合金表面的力学性能

采用不同的激光功率在A356铝合金表面进行激光重熔试验,分析了重熔层的组织和显微硬度,并采用三点弯曲试验研究了重熔层的力学性能以及重熔层与基体的结合性能。结果表明:与基体相比,激光重熔层的硬度得到了大幅提升;重熔层中的细晶强化及第二相弥散强化提高了重熔层的强度,延缓了重熔层中第一裂纹的发生;重熔层与基板区域具良好的冶金结合能力,界面区域无裂缝;经激光重熔处理的试样表现出了良好的表面力学性能,在1500 W及2000 W激光功率下获得的重熔层与基体间未出现分层现象。     

选区激光熔化激光功率对316L不锈钢熔池形貌及残余应力的影响

针对选区激光熔化(SLM)工艺参数的匹配性对成形质量的影响,选取三种激光功率在不同的扫描速度和扫描方式下进行实验,研究了激光功率对熔池形貌及残余应力的影响。结果表明:随着激光功率增大,熔池的几何尺寸和成形件中的残余应力均变大。这主要是因为在上述参数序列下,随着激光功率增大,热流密度增大,相同层厚与截面下的温度梯度增大,熔池温度升高,熔池尺寸变大,从而导致成形件熔融时的晶面夹角及晶界间距较大,进而产生了较大的热应力,成形件冷却凝固后的残余应力过大。在实际应用中,通过合理设计匹配的工艺参数,可以得到较适合的熔池几何尺寸(即较合理的温度梯度分布),从而减小热应力,进而减小残余应力,得到成形质量较高的SLM工件。     

保护箱中激光沉积的粉末流、熔池观测与分析

通过CCD摄像机对保护箱中的同轴送Nb,Ti,Al混合金属粉的喷嘴出口的粉末汇聚情况和沉积过程的熔池形貌进行了实时观察与分析。根据微粒光散射理论对CCD拍摄的粉末流图像进行分析,得出了不同位置处粉末流的分布模型,并结合实验获取了用于激光沉积的同轴送粉喷嘴到沉积表面的适用距离区间。通过图像处理程序对熔池形貌进行提取,分析了工艺参量对熔池形貌的影响;对多层沉积过程中沉积层的熔池形貌特征、熔池波动现象等进行了较详细的分析探讨。通过系统的观测与分析,深入理解粉末流的汇聚与熔池的实时变动行为,有利于更好地控制激光沉积过程。