激光能量密度对65Mn钢表面Ni60A/WC复合涂层摩擦磨损性能的影响规律

目的改善旋耕刀65Mn钢的摩擦磨损性能,提高农机触土零部件的使用寿命。方法采用激光熔覆技术在65Mn钢基体表面制备Ni60A/WC复合涂层。通过改变激光功率调节激光能量密度,在不同能量密度下制备Ni60A/WC复合涂层,观察并测试不同参数下复合涂层试样的宏观形貌、微观结构、物相组成、元素分布、显微硬度及摩擦磨损特性,研究激光能量密度对Ni60A/WC复合涂层组织演变及摩擦磨损性能的影响规律和机理。结果Ni60A/WC复合熔覆层顶部主要有胞状晶和树枝晶,分布较紧密,熔覆层中部主要有树枝状晶,熔覆层底部主要为胞状晶和垂直交界面生长的枝晶,且分布均匀致密。随着激光能量密度的升高,熔覆层的熔高和熔深增加显著,WC硬质相颗粒发生分解,硬质相的数量明显减少,涂层的平均显微硬度降低。在激光能量密度为120 J/mm^(2)时,熔覆层的平均显微硬度为587.1HV1.0,相较于基体,提升了约1.8倍。此时熔覆层的平均摩擦因数最小,为0.312,相较于基体,得到显著提升,摩擦磨损机制为轻微的磨粒磨损。经田间试验测试发现,在激光能量密度为120 J/mm^(2)时制备的带有熔覆层的旋耕刀相较于无熔覆层的旋耕刀,其磨损质量降低了63%。结论通过控制激光能量密度,可以有效调控Ni60A/WC熔覆层的硬度和耐磨性,可为农机触土易磨损件的减摩耐磨表面强化改性提供理论指导。

激光能量密度对CoCrFeNiMo高熵合金组织与耐磨性能的影响

通过激光熔覆制备不同激光能量密度下的CoCrFeNiMo高熵合金涂层,研究了不同激光能量密度对涂层微观组织、显微硬度和摩擦学性能的影响.研究结果表明,所有CoCrFeNiMo高熵合金涂层的相都由FCC和σ相组成,具为典型枝晶组织,枝晶区和枝晶间区组成分别是FCC相和σ相.随着激光能量密度的升高,涂层显微硬度先升高后下降,和耐磨性成正相关.当激光能量密度为66.7 J·mm^(-2)时,涂层显微硬度达到419.8 HV的最高值,耐磨性最好,其原因是较高硬度提高了涂层抗变形能力,有效抵抗了摩擦副对涂层的磨损.由此可见,高熵合金涂层磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用形成.

激光能量密度对尼龙12/HDPE制品尺寸的影响

为了研究激光能量密度对尼龙12/高密度聚乙烯(HDPE)制品尺寸的影响,基于选择性激光烧结快速成型技术,利用CO_2激光对尼龙12/HDPE粉体材料进行了激光烧结成型试验,并用扫描电镜分析了烧结层中尼龙12/HDPE的显微组织。结果表明,随着激光功率/扫描速率(P/v)的增加,烧结件的翘曲量逐渐增大;较佳的成型激光能量密度为P/v=0.8%,此时的翘曲量约为0.4mm。该结果对复合尼龙粉末的激光烧结的研究是有帮助的。

激光能量密度对LA-ICP-MS分析数据质量的影响研究

LA-ICP-MS分析矿物元素含量时激光能量密度会影响样品的剥蚀速率,从而影响测试过程的信号强度。激光能量密度变化对测试数据精确度的影响,以及不同天然矿物对激光能量密度的响应尚需进一步明确。本文测定了不同莫氏硬度天然矿物可稳定剥蚀的最小激光能量密度,评估了193nm ArF准分子激光系统中能量密度对地质标准样品(NIST SRM614、USGS BCR-2G、USGS GSC-1G)和天然矿物测试数据质量的影响。研究结果表明:①稳定剥蚀石英和萤石所需的最小激光能量密度为4~5J/cm 2,低于前人的报道值(10J/cm 2),而稳定剥蚀其他矿物(如滑石、磷灰石、刚玉等)所需的最小能量密度一般在1~2J/cm 2;②不同激光能量密度剥蚀条件下,标准样品中大部分微量元素测试结果与推荐值的相对误差小于20%,相对标准偏差(RSD)小于10%,而天然矿物中含量>1μg/g的大部分微量元素测试数据的RSD小于20%;③在一定范围内,激光能量密度越大,数据平均相对误差越小,整体质量更好。

激光能量密度对激光诱导炽光技术测试碳烟粒径的影响

激光诱导炽光(Laser Induced Incandescence,LII)技术,由于其具有高的时间和空间分辨率,被认为是一种适合于测试碳烟浓度的技术,也可以用来测试碳烟主小球粒径。在LII测试过程中,不同激光能量密度对测试精度影响很大,高激光能量密度具有较高的信噪比,但是对于碳烟粒径测试,为了避免升华,应尽量使用低的激光能量密度。具体在利用激光诱导炽光技术推断碳烟粒径的实验中所用的低能量密度为何值,需要结合理论模型分析和实验进行确定。首先基于LII测试过程的数学模型进行了理论分析,然后在乙烯层流扩散火焰的相同位置上,测试得到了不同激光能量密度下的碳烟主小球粒径,分析确定了测试所需的最佳激光能量密度。为进一步测试碳烟的主小球粒径奠定了基础。

激光烧蚀制备纳米Si晶粒的激光能量密度阈值

在10Pa的Ar环境气氛下，采用脉冲激光烧蚀方法在玻璃或单晶Si（111）衬底上制备了纳米Si晶薄膜。为了确定能够形成纳米Si晶粒的激光能量密度阈值，在0.40-1.05J／cm^2内实验研究了激光能量密度对纳米Si晶粒形成的影响。扫描电子显微镜（SEM）测量证实，随着激光能量密度的减小，所形成的纳米Si晶粒数目逐渐减少。当激光能量密度低于0.43J／cm^2时，衬底表面不再有纳米Si晶粒形成。从激光烧蚀动力学角度出发，对实验结果进行了定性分析。

激光能量密度对高分子粉末材料SLS成型质量的影响

以成型件的致密度和成型尺寸精度作为衡量指标,研究了激光能量密度对高分子材料SLS成型质量的影响,并在等激光能量密度下分析了激光功率和扫描速度对成型质量的影响及变化规律。结果表明,随着激光能量密度的提高,成型件的致密度不断提高,X、Y向以及Z向成型尺寸精度均随其增大先变好后变差,X、Y向成型尺寸精度在激光能量密度为0.047 J/mm^2时达到最优,分别为1.33%、1.26%,Z向成型尺寸精度在激光能量密度为0.034 J/mm^2时达到最优为2.40%;在等激光能量密度下(0.047 J/mm^2),随着激光功率和扫描速度的增大,成型件的致密度未产生明显改变,均在49.96%~51.09%范围内,X、Y向成型尺寸精度同样未出现明显改变,均在1.20%~1.39%范围内,而Z向成型尺寸精度先变好后急剧变差,当激光功率为29W和扫描速度为2 057 mm/s时达到最优为2.20%。

激光能量密度对选区激光熔化成型质量的影响

以致密度和显微硬度为考察指标,研究了单个工艺参数对致密度的影响,进而研究了激光能量密度对致密度的影响,并结合单个参数对致密度影响规律进行分析。而后研究了激光能量密度对硬度的影响规律,并结合微观组织进行分析。结果表明：试件致密度随着激光能量密度的提高逐渐增大;试件显微硬度随着激光能量密度的提高逐渐增大;试件的微观形貌越好,其显微硬度值波动范围越小。

飞秒激光能量密度对镍基合金重铸层和加工效率的影响

以航空发动机叶片制孔为导向,结合飞秒激光对单晶镍基高温合金材料的非热熔性损伤阈值(Φth1)和热熔性损伤阈值(Φth2)特征,研究了飞秒激光能量密度(0<Φ<44.2J/cm2)对制孔重铸层和加工效率的影响规律。研究结果表明:在Φth1<Φ<Φth2时,镍基合金经飞秒激光加工后加工侧壁没有出现明显的重铸物;在Φ>Φth2时,加工侧壁开始出现重铸物,并随着能量密度的增加,重铸层厚度增大。在试验结果的基础上,建立了飞秒激光单脉冲加工深度与能量密度的定量关系。能量密度越高,飞秒激光单脉冲加工深度越大,加工效率越高。

激光能量密度和储存条件对SLM成形AlSi10Mg性能的影响

采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术成形AlSi10Mg合金,研究了激光能量密度(Laser Energy Density,LED)和粉末储存条件对SLM成形AlSi10Mg合金性能的影响。基于正交试验研究方法,以激光功率、扫描速度和扫描间距为主要影响因素,研究LED对AlSi10Mg试样致密度影响规律;采用最优参数成形不同储存条件下的AlSi10Mg粉末,分析储存条件对成形件性能的影响规律。结果表明,随着LED的增大,成形件致密度呈先增后减趋势。LED在70~100 J/mm^(3)范围内时成形件性能较好,LED过低易产生未熔合缺陷,LED过高会产生收缩孔,通过孔隙大小和分布区域分析其与氢气孔的区别;与原始粉末相比,温湿环境下储存粉末成形的试样,成形件表面质量、致密度、硬度和拉伸性能均明显下降,且储存温度越高,成形件性能越差。

激光能量密度对选区激光熔化(SLM)制品性能的影响及其机理研究

选区激光熔化(SLM)影响制品性能的工艺参数包括激光功率、扫描速度等,上述因素可统一为激光能量密度(Laser Energy Density,LED)表示,激光能量密度的大小直接决定粉末的熔化状态,并最终影响SLM制品的性能。本文采用真空气雾化制备的GH4169粉末作为原料,设计了激光能量密度不同的对比实验,探讨了激光能量密度对于SLM制品的影响;建立了激光能量输入熔化粉末的计算关系,通过理论计算进一步研究了激光能量密度变化对制品产生影响的机理。研究结果表明:激光能量密度对于SLM成形制品存在影响,对于同种粉末,在一定参数范围内,激光能量密度越大的制品,其密度及硬度相对更高,而对于参数不同,激光能量密度相近的制品,粉末的熔化效果接近,密度及硬度水平相当;SLM工艺的主要影响因素为激光功率,扫描速度及粉末粒度,且激光功率对粉末熔化的影响相对较大,故对于相同成分及粒度粉末的SLM工艺参数优化而言,应当优先确定合适的激光功率,再调整扫描速度。

激光能量密度对SLM成形316L不锈钢表面完整性的影响

采用激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术成形制备316L不锈钢试样,探索了不同激光能量密度对金属增材制造成形质量的影响规律。选取激光功率、扫描间距、扫描速度和铺粉厚度等工艺参数,设计了正交试验,分析了激光能量密度对试件侧表面的表面粗糙度、维氏硬度、致密度、残余应力及表面形貌的影响规律。结果表明,随着激光能量密度的增大,试件侧表面的表面粗糙度与维氏硬度呈现先减小后增大的趋势,致密度和残余应力呈现先增大后减小的趋势,在激光能量密度为70.37 J/mm 3时试件表面质量最佳,即最优工艺参数为激光功率P=190 W,扫描速度v=750 mm/s,铺粉厚度h=0.03 mm,扫描间距d=0.12 mm。

纳秒脉冲激光诱导的硅离子发射与激光能量密度的关系

用高分辨质量选择的飞行时间谱技术研究了在１９３ｎｍ脉冲激光辐照下自Ｓｉ（１００）表面上硅离子的脱附．发射硅离子动能分布的测量表明，随着激光能量的增加，将相继出现一些新的特征峰，其强度随着激光能量密度的增加而增加．在低的激光能量密度下出现在２．２，３．０，４．２和６．９ｅＶ的峰表征不同背键表面态下的电激发过程，而在较高能量密度下相继出现的特征峰分别表示硅表面上的预熔、蒸发、等离子体形成等物理过程的开始．因此，所有在动能分布曲线相继出现的特征峰可做为检验在不同激光能量的作用下，各种不同物理过程开启的判据．

激光能量密度对Al_(2)O_(3)颗粒增强Ni60A激光熔覆涂层组织及性能的影响

目的 实现钛合金表面强化和正向改性,扩大钛合金应用范围。方法 采用预置粉末法在钛合金表面制备Ni60A-Al_(2)O_(3)激光熔覆层,通过改变激光功率,进而研究激光能量密度对Ni60A-Al_(2)O_(3)熔覆层横截面形貌、微观组织、元素分布、显微硬度以及耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。结果 激光能量密度对熔覆层的平整性、成形性有着直接影响。不同激光能量密度下的熔覆层微观组织相似,但在125 J/mm^(2)下,熔覆层形成的陶瓷增强相分布更均匀,且杂质相衍射峰面积较小,元素分布更均匀。此时,熔覆层的力学性能也最好,平均显微硬度值为1132.7HV0.2,较基体硬度提升约3.3倍,摩擦系数最小,且波动较平稳,磨损率也最低,具有较好的减摩性和耐磨性。125J/mm^(2)下熔覆层形成的陶瓷增强相TiC、TiB_(2)既能作为不良导体降低电化学腐蚀速率,又由于分布均匀而避免应力集中引发裂纹,较其他激光能量密度下的熔覆层具有较好的耐腐蚀性。结论 利用控制变量法探究激光能量密度对Ni60A-Al_(2)O_(3)熔覆层组织和性能的影响规律,得出在125 J/mm^(2)下的熔覆层具备优异的力学性能和一定的耐腐蚀性,为进一步扩大钛合金应用提供了帮助。

脉冲激光能量密度对Mo薄膜生长的影响

用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)基片上制备金属Mo薄膜,研究薄膜结晶性能与能量密度之间的关系,探讨薄膜生长机制和粒子能量在薄膜生长中的作用。原子力显微镜(AFM)图像显示,薄膜表面平整、光滑,均方根粗糙度小于2nm。X射线衍射(XRD)分析表明,随着能量密度的增加,Mo薄膜衍射峰宽变窄,薄膜从非晶态逐步变为多晶态,晶粒尺寸逐步变大。

体激光能量密度对选区激光熔化316L不锈钢各向异性的影响

在激光旋转角度为73°,粉层厚度为30μm的条件下,采用选区激光熔化工艺快速成形316L不锈钢,研究了体激光能量密度及成形方向对成形件组织、性能各向异性的影响。结果表明:成形方向对力学性能的影响极大,力学性能的各向异性随组织的各向异性而变;随着体激光能量密度增加,熔池表面趋于平整,x和y向成形件的晶粒生长方向单一,z向成形件的晶粒生长取向明显;当体激光能量密度为65~85 J·mm^-3时,晶体生长方向与堆积方向一致,抗拉强度和断后伸长率最佳。可以利用体激光能量密度控制成形件的组织及性能。

激光能量密度对激光弯曲成形的影响

激光弯曲成形是一种热应力成形塑性加工技术。光斑的能量密度的大小对弯曲角度和材料的组织性能影响很大。增加能量密度 ,板料的弯曲角度显著增大。对于一种材料 ,总存在一组特定的工艺参数 (光束输出功率、扫描速度、光斑大小等 )使板料的弯曲角度最大。而且通过合理控制光斑的能量密度 。

激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织演变和性能影响的试验研究

采用预置粉末法在42CrMo基体表面制备CrFeCoNiNb高熵合金激光熔覆层,探索激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织和性能的影响规律。对于预置粉末激光熔覆工艺,激光功率、扫描速度、光斑直径作为工艺参数三要素,不是独立影响熔覆层质量与性能,且激光功率对熔覆层质量与性能的影响最大。通过改变激光功率进而改变作用于熔覆层的激光能量密度,研究激光能量密度对CrFeCoNiNb高熵合金熔覆层硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。试验结果表明:熔覆层主相为面心立方结构相(FCC相)和密排六方结构相(Laves相)。随着激光能量密度的增加,其衍射峰面积先减少后增加,熔覆层晶粒先细化后粗化,转折点处的激光能量密度都为116.7 J/mm2。而且,此时熔覆层物相分布更均匀,磨损形貌主要为光滑的犁沟,相应的减摩效果好,磨损率有所降低。主相含量的改变和晶粒尺寸的改变分别是影响熔覆层平均显微硬度和耐腐蚀性的主要因素。Laves硬质相的增加有利于熔覆层硬度的提高,细化的晶粒可以形成致密的钝化膜,有利于提高熔覆层耐腐蚀性。

紫外激光能量密度对聚酯纤维处理后的表面形貌的影响

在一定的激光能量密度下 ,激光会使纤维形成周期性柱状表面结构。激光处理后的化纤再经过特殊处理可以增加它的拒油性。本文研究了不同能量密度下 30 8nm紫外激光对表面纹理化的影响 ,为保证在较大面积内获得均匀辐照 ,提出了多次扫描叠加法 ,获得优于 8.4

激光能量密度对AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织及性能的影响

以H13钢为基体材料,采用激光熔覆技术在不同激光能量密度条件下制备了AlCoCrFeNi高熵合金涂层。利用光学显微镜观察了高熵合金涂层的截面形貌和微观组织,通过显微硬度计测量了其显微硬度值,并对显微硬度的Weibull分布特性进行了探讨。结果表明:较低或较高激光能量密度条件下所制备的高熵合金涂层易产生气孔、裂纹等冶金缺陷以及形成粗大的显微组织,当激光能量密度为7.23 kJ/cm^(2)时,可获得表面相对光滑、冶金缺陷少和显微组织明显细化与均化的高熵合金涂层。高熵合金涂层的显微硬度均明显高于基体,激光能量密度为7.23 kJ/cm^(2)下的涂层显微硬度值(540.7 HV)最高,较基体(225 HV)提高约140.3%,在此激光能量密度作用下制备的高熵合金涂层显微硬度Weibull模数为其他激光能量密度下所制备高熵合金涂层的2倍左右,表现出最为集中的显微硬度以及分布更加均匀的显微组织。