镍基高温合金激光修复工艺研究

为实现Inconel718高温合金裂纹全激光修复,本工作先采用短脉冲激光对裂纹进行清洗和刻蚀修形,再采用高功率连续激光进行修复。重点研究了激光功率、扫描速度和离焦量等参数对合金的修复形貌、修复区显微组织、物相组成和力学性能的影响规律。结果表明:通过控制工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量)可以得到无缺陷的修复试样;Inconel718镍基高温合金粉末在高能激光束的作用下可以与Inconel718基体实现良好的冶金结合,且没有新的物相生成;修复区显微硬度为基体的87%~88%,抗拉强度约为基体的89%。

激光熔覆制备TiC增强Ni-30Fe-20Al复合材料的组织与性能研究

为研究激光熔覆制备TiC增强Ni-30Fe-20Al复合材料的组织和力学性能,探索TiC含量对复合材料性能的影响规律,利用激光熔覆技术分别制备了TiC质量分数为0、10%、20%的陶瓷颗粒增强Ni-30Fe-20Al复合材料,并对复合材料的宏观形貌、微观组织、物相组成、显微硬度等进行了表征分析。结果表明,熔覆层与基板形成了良好的冶金结合;TiC颗粒大部分以TiC相的形式存在且弥散分布在熔覆层内;有部分TiC颗粒重熔形成了不同原子比例的新相,使熔覆层的硬度进一步提升;随着加入TiC粉末比例的增加,熔覆层硬度呈增大趋势。

碳纤维复合材料激光切割制孔工艺研究

碳纤维复合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐腐蚀等特点,在航空航天和汽车轻量化制造上被广泛应用,但CFRP的加工上依然面临着一些问题,如边沿毛刺、层间撕裂等。针对CFRP材料加工面临的问题,业内提出了一些新的加工方案,激光加工便是重要的一个解决方案。本文采用532nm波长的皮秒激光在碳纤维复合板上进行了激光切割制孔工艺的试验,对比了不同功率下激光旋转切割、平行填充切割以及十字填充切割3种不同的扫描方式对加工质量的影响。利用共聚焦显微镜对孔质量和热影响区进行了表征分析。试验结果表明,激光旋转切割的加工方式对CFRP的材料去除效率最高,锥度最小,热影响区较小。同时采用了D5766开孔拉伸标准,对3种不同工艺的激光扫描制孔样件及机械制孔样件进行了拉伸试验。相关研究为CFRP高质量的加工提供新的研究思路。

新一代激光冲击强化系统对5052铝合金电化学性能的实验研究

利用新一代激光冲击强化系统对5052铝合金试样进行了激光冲击强化处理,通过实验研究了试样的电化学性能,并对材料的物相、表面硬度、腐蚀形貌进行了检测与分析。结果表明:经过激光冲击强化一次、两次后,材料没有发生相变,表面硬度分别提高了7.0%和19.8%,腐蚀速率分别下降了27.0%和35.0%。因此,激光冲击强化处理能有效抑制腐蚀裂纹的扩展,显著提高材料的耐腐蚀性。

碳纤维增强热塑性复合材料/铝合金激光搅拌焊接实验及仿真研究

为降低碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)与铝合金进行激光焊接时,激光加热对铝合金造成的焊接缺陷,提升焊接接头的力学性能,将激光搅拌焊接方法引入到铝合金与CFRTP的焊接中。通过与传统的激光直线焊接方法进行对比后发现:在相同的激光功率和焊接速度下,激光搅拌焊接接头的连接强度为传统激光直线焊接的3.25倍;激光搅拌焊接还可以显著减少气孔缺陷,获得较好的焊缝形貌。为进一步研究CFRTP/铝合金激光搅拌焊接的机理,对CFRTP/铝合金激光搅拌焊接温度场进行仿真分析,结果表明:铝合金表面的温度场呈非等幅振荡形式变化,且出现了两个峰值,这是激光搅拌焊接能够降低焊接缺陷的主要原因之一。同时,对铝合金焊缝的熔深、熔宽进行计算,并与测量结果进行对比,仿真结果与实验结果的误差在9.87%以内。

碳纤维增强热固性复合材料-钛合金激光连接接头性能分析

碳纤维增强热固性复合材料(CFRTS)和TC4钛合金具有较高的比强度和比刚性,轻量化效果十分明显,在航空航天、新能源汽车制造中应用广泛。为实现CFRTS与TC4钛合金的高强度连接,引入“激光清洗+树脂填充”的界面复合调控工艺。在CFRTS和TC4钛合金激光焊接之前,首先,采用脉冲光纤激光器对CFRTS表面进行激光清洗处理,去除表层的环氧树脂,使CFRTS中的碳纤维裸露出来;其次,利用脉冲光纤激光器对钛合金表面进行微织构处理,提升焊接时熔融树脂与TC4钛合金的接触面积并形成“咬合”结构;最后,在清洗后的CFRTS和钛合金接触面之间添加合适厚度的聚酰胺(PA)树脂,进行激光辅助焊接。研究了激光清洗工艺对接头连接强度的影响,对比分析了不同激光清洗工艺参数下CFRTS的表面形貌、PA树脂填充情况、接头断口形貌,结果表明,激光清洗CFRTS可以显著增强CFRTS-TC4钛合金接头的强度,最大拉伸强度可达23.77 MPa。

激光冲击强化5083铝合金力学性能的实验研究

实验分析了不同工艺参数的激光冲击处理对5083铝合金力学性能的影响,结果表明:与未处理试样相比(336.44 MPa,99HV),经过激光能量密度4.47 GW/cm2与5.62 GW/cm2冲击处理后,试样的抗拉强度分别提升至347.02 MPa与353.13 MPa,硬度分别提高了17%与27%。同时,晶粒的尺寸与未处理试样相比明显变小,晶粒细化明显。综上所述:激光冲击强化产生的塑性变形引起的晶粒细化能有效提高材料的抗拉强度与表面硬度。