Zr基块体非晶在激光点热源作用下的晶化

采用激光脉冲方法,每隔0.4 mm对Zr基块体非晶合金Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4进行单脉冲激光重熔实验,研究不同晶化区域的组织结构和成分变化等.结果表明,单脉冲激光重熔产生晶化主要发生在一次热影响区与二次热影响区.一次热影响晶化区晶粒为尺寸约5μm的针状晶粒和直径0.6～1.5 μm的球状晶粒,晶化相为亚稳相ZrNi和稳态相Zr2Cu、Zr2Al;二次热影响晶化区晶粒为直径约5μm菊花状晶粒,晶化相为稳态相Zr2Al和Zr4Al3;晶化相中Zr原子含量百分比增加,Al、Cu的含量百分比下降,Ni基本不变.结构弛豫现象是引起热影响区的晶化的重要原因.     

铝合金表面激光熔覆Al-Y-Ni合金涂层的组织与性能研究

通过对铝合金表面激光熔覆的工艺和材料配方的研究,在铝合金表面上制备了具有良好冶金结合的Al-Y-Ni合金层.应用扫描电镜、XRD衍射和显微硬度计分析了熔覆层组织和性能.结果表明,熔覆层内成分和硬度分布较为均匀,物相组成以Al、Al2Ni6Y3和Al3Ni2相为主.     

面向大型复杂焊接结构仿真的组合式自适应四面体网格生成算法

目的 研究高质量、高效率的网格生成技术以实现大型复杂结构的焊接工艺仿真优化。方法 提出一种组合式的自适应四面体网格划分算法,即在高效生成各个零部件四面体网格的基础上,根据焊缝中心面的几何信息自动对焊缝附近网格进行细分,再缝合成高质量的大型复杂焊接结构的整体四面体网格,并集成到自主可控的商用网格划分软件Vision Mesh中。提出了摄动几何边界的方法,解决了大型复杂结构STL几何体在存在几何错误时网格难以生成的问题。提出了基于BVH树结构表达的背景网格表达方法,解决了多条焊缝同时高效、自动细分的难题,并通过“四面体分割–四面体合并–四面体翻转–点平滑优化”方法,实现了四面体网格的高质量优化。结果 算法网格效率可以达到200万个/h,生成的四面体99%以上均接近正四面体。可以由多个零部件一步组合生成大型结构的整体网格,并可对焊缝区域进行自动细分,大幅度简化了划分流程。将生成的网格导入国产焊接仿真软件InteWeld中进行测试,验证算法可用于大型复杂焊接结构整体应力变形的计算中。结论 实现了大型复杂焊接结构的高质量自适应四面体网格划分,使用简便操作得到了高质量网格,为焊接结构件工艺仿真优化...     

激光加热阴极式电子枪研究

针对目前主流热发射电子枪普遍存在的外加电流产生磁场从而影响热电子的问题,提出了激光加热阴极模式.该加热模式可有效消除磁场的影响,从而提高束流品质及阴极寿命.基于Q60-A电子束设备,通过仿真研究与实验验证,对激光加热阴极及电子运动过程进行系统分析,确定了激光器选型方案和束源部件结构优化方案.结果表明,推荐激光波长为1064 nm,阴极工作温度为2650 K,阴极达到工作温度所需激光功率为377 W,维持阴极工作温度基本稳定的临界功率为160 W,设计优化了新束源部件结构尺寸,当阴阳极间距离18 mm、阳极孔径10 mm、栅极球面半径20 mm时,电子束流品质理想,并通过实验验证了仿真结果的准确性及激光器选型的合理性.本研究为激光加热阴极式电子枪的系统化设计及工程化应用提供了参考依据和有益指导.     

低合金高强钢焊缝针状铁素体转变动力学及其仿真

合理控制低合金高强钢焊缝中针状铁素体的转变行为，对获得理想的焊缝性能具有重要意义。建立了基于夹杂物惰性界面直接生长的焊缝针状铁素体的连续转变动力学模型，仿真结果与实际试验结果能很好地吻合。     

基于DSC技术的铜基非晶合金变温动力学的研究

基于大块非晶合金优异性能以及广阔的工程应用前景．采用DSC技术对大块铜基非晶合金Cu50Zr43A17进行了变温晶化动力学研究研究结果表明：晶化转变温度点与加热速度的立方根成正比．随着加热速度的增加．终了温度与晶化开始温度之差越大．晶化发生的温度区间越宽。     

激光熔丝增材制造过程的温度与组织演变研究

激光熔丝增材制造工艺参数对凝固组织特别是晶粒尺寸有重要影响,从而影响成形件的性能.基于有限元方法对激光熔丝增材316L不锈钢过程的热历史进行了仿真,研究了不同增材工艺对晶粒尺寸的影响.结果表明,模拟得到的熔池尺寸于与实际相吻合,在垂直于扫描方向和厚度方向均有能量传递.随着扫描速度的增加,成形过程的最高温度减小.单层组织的底部区域为胞状晶、中部区域为粗大的柱状树枝晶、顶部区域为细小的等轴晶,柱状树枝晶的一次枝晶间距随扫描速度的增加而减小.     

激光焊接Zr45Cu48A17块体非晶合金

为了研究激光技术焊接块体非晶合金的可行性,采用激光焊接块体非晶合金Zr45Cu48Al7。当焊接速度为8m/min、激光输出功率为1.2kW时,焊缝和热影响区均保持了非晶特性,且没有发现裂纹等的缺陷;试样的热循环温度曲线分析表明,焊缝和热影响区急速从熔点冷却到430℃以下是该试样保持非晶的原因。结果表明,采用激光焊接技术可以成功连接块体非晶合金。     

生物涂层制备技术的研究现状及进展

羟基磷灰石(HA)由于具有良好的生物相容性和骨组织诱导性,被认为是替代人体硬组织的一种很好的生物医用材料,但其溶解度较高,降低植入体的长效性,而将氟渗入HA晶格中能提高HA结构稳定性并降低其溶解性,将硅掺入HA晶格中能有效地提高HA的生物活性,因此含氟羟基磷灰石(FHA)和含硅羟基磷灰石(Si-HA)成为了新兴的改性材料。介绍了羟基磷灰石(HA)、含氟羟基磷灰石(FHA)以及含硅羟基磷灰石(Si-HA)的性能特点以及涂层的制备技术,重点阐述了采用激光熔覆技术制备生物涂层的研究现状以及本课题组的研究进展,指出了目前研究中存在的不足,并展望了生物涂层今后的研究和发展趋势。     

激光熔丝增材制造丝材过渡状态的电磁振动监测方法

提出一种在线监测激光熔丝增材制造中微细丝材(1~2 mm)过渡状态的电磁振动监测方法,建立监测系统的数学模型并研制原型装置。通过设计试验,采用磁性以及非磁性微细丝材对监测系统的振动发生、信号采集等功能进行测试与验证,发现可获得强度显著大于环境噪声的稳定振动信号,证实了监测方法的可行性。基于该装置,开展了激光熔丝增材制造工艺中丝材过渡状态的监测试验研究。结果表明:滴状过渡时,成形中,基板接收到的振动信号低于环境噪声强度(约为-70 d B);而液桥过渡时,可获得清晰的振动信号(强度-67~-62 d B),高于环境噪声强度。综上,采用所研制的原型装置可清晰分辨滴状过渡与液桥过渡这两种典型的丝材过渡状态,能对激光熔丝增材制造工艺的丝材过渡状态进行有效监测。