无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响

激光冲击强化是一种有效提高材料疲劳强度的表面处理技术。针对K24镍基高温合金模拟叶片特点,文中提出采用无保护层激光冲击强化进行表面处理。同时采用X射线衍射、显微硬度计表征了不同参数冲击下材料截面残余应力和显微硬度变化规律,并利用高周振动疲劳试验验证其强化效果。结果表明:无保护层激光冲击强化处理后在材料表层形成一定数值的残余压应力,冲击1、3、5次后表面残余应力分别为-428、-595、-675 MPa,影响深度分别约为110、150、160μm;显微硬度冲击一次后提升了29.2%,影响深度约为60μm。采用不等应力冲击后K24镍基合金模拟叶片疲劳强度由原始试件的282 MPa提高到327 MPa,提高了16%。

成分梯度材料零件的激光选区熔化成型

为解决复杂结构金属梯度材料零件制造技术的难题,对成分梯度材料零件的激光选区熔化成型方法展开了研究。通过零件梯度设计法结合多组扫描路径数据文件及一个txt格式文件,实现了成分梯度材料零件增材制造数据的获取;通过双轴摆动的粉末实时混合均布装置实现了梯度成分粉末的实时混合及均布;采用柔性清扫回收原理解决激光选区熔化制造梯度材料零件时同层内不同粉末的清理回收问题。利用自主研发的梯度材料零件激光选区熔化成型系统展开了实验验证。获得了4340+CuSn10梯度材料零件,颜色上呈明显的梯度过渡,对其前侧面及上表面进行EDS分析,发现中间3个梯度区域Fe的平均质量百分比在垂直方向分别为4.94%,36.49%,59.16%,在水平方向分别为12.88%,41%,53.59%,在不同层之间、同一层不同区域之间均呈梯度变化。该方法可实现成分梯度材料零件自由增材制造,为该类零件的制造提供了新的选择。

激光加热辅助切削技术及研究进展

激光加热辅助切削技术将激光作为热源来提高切削区的温度,达到降低切削力、延长刀具寿命、提高表面质量及加工效率的目的.介绍了激光加热辅助切削技术的特点、加工方式及加工机理,从仿真研究与试验研究两方面,对激光加热辅助切削技术的研究现状进行了分析和总结,讨论了其研究的发展方向.

氮化硅陶瓷加热辅助铣削过程中边缘碎裂实验与仿真

边缘碎裂现象是陶瓷加工过程中常见的一种现象,是影响加工质量的主要因素之一。激光加热辅助切削技术通过提高切削区温度,改善局部材料的性能,可以降低切削力,减轻铣削加工过程中的边缘碎裂。采用理论与实验分析及仿真模拟的手段研究了激光加热辅助铣削氮化硅陶瓷过程中的边缘碎裂现象,出口边缘碎裂由于刀具离开工件时缺乏支撑,是主要的碎裂形式。仿真模拟扩展采用扩展有限元方法,模拟了材料出口边缘裂纹形成、扩展及碎裂的过程。理论分析、试验结果与仿真结果表明切削区温度是影响边缘碎裂的主要因素。当切削区温度超过氮化硅陶瓷的软化温度后,工件的加载应力与边缘韧性都随温度升高而发生变化,导致边缘碎裂随温度升高而降低。

激光加热辅助铣削氮化硅陶瓷试验研究

激光加热辅助切削是加工工程陶瓷材料的一种有效方法,关于辅助车削的研究较多,而激光加热辅助铣削的研究较少。本文搭建了激光加热辅助铣削试验系统,对氮化硅陶瓷进行了加工试验研究。随着激光能量升高,切削力降低,刀具磨损减少,切屑尺寸增加。工件表面粗糙度、表面形貌、表面组织与表面硬度的测量结果表明加工质量好、激光对工件不造成损伤。此外,研究了加工过程中产生的边缘碎裂现象,分析了工艺参数对碎裂宽度的影响规律。

微激光冲击提高TC17钛合金高周疲劳性能研究

针对钛合金薄构件激光冲击强化过程中由于在叶背部分冲击波反射与耦合降低残余压应力的问题,提出采用微激光冲击强化(μLSP)的方法对TC17钛合金进行强化,利用高周疲劳实验验证其改善效果,从残余应力和疲劳断口形貌观察两个方面讨论分析疲劳性能改善的原因。实验结果表明:与未处理试件相比,微激光冲击强化试件疲劳强度提高了32%。微激光冲击在钛合金试件表层诱导产生一定数值,深度为100μm厚的残余压应力层;在残余压应力的作用下,疲劳裂纹源内移,同时在其疲劳断口扩展区中有疲劳条带和二次裂纹,这是微激光冲击后TC17钛合金试件疲劳性能改善的主要原因。

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Ce(Ⅳ)催化合成乙酸正丁酯

以SO2 -4/TiO2 /Ce(Ⅳ )为催化剂 ,乙酸和正丁醇为原料合成了乙酸正丁酯 ,在n(醇 )∶n(酸 ) =1.4 ,催化剂0 .5g(乙酸 2 0 0mmol时 ) ,反应时间 1.5h的优化反应条件下 ,酯化率在 96 %以上。

梯形缝割缝筛管激光加工技术及装备

提出了一种梯形缝割缝筛管激光加工新方法——复合变位法。应用此方法,研制出恒定光路和双支撑同步回转分度机构,攻克了梯形缝割缝筛管激光加工难题,批量加工出梯形缝筛管并在大庆、辽河等油田生产中应用。

激光清洗技术的应用

在制造业,清洗加工零件的传统方法很多,但随着对环境保护的提倡和对零件的高精度要求,激光微细加工技术异军突起,激光清洗技术也应运而生。本文结合作者的研究工作,介绍了激光清洗技术的原理和方法,讨论了利用脉冲YAG激光清洗精密加工零件的技术,并对其前景进行了展望。

激光增材制造过程中循环热输入对组织和性能的影响

激光增材制造(LAM)中逐层沉积形成独特的循环热输入,能对沉积材料产生原位热处理(IHT)效应,具有调整微观结构和提高材料力学性能的潜力。本文针对LAM中循环热输入现象进行了详细阐述,分析了工艺参数、沉积方向、层间延时、基板预热、激光重熔等对循环热输入的影响行为。不同的循环热输入能对晶粒取向、相组成、第二相析出等微观组织产生明显的影响,进而影响其力学性能。循环热输入产生的IHT效应,为改善材料性能和研发新材料提供了契机。因此本文提出了理解和建立成分-工艺-IHT效应-组织结构-力学性能之间关系的理论,进而为基于IHT效应的LAM专用新材料的研究和发展提供启示。

超快脉冲激光下石墨烯薄膜光声效率影响因素分析

基于固体的光声效应理论,建立了石墨烯薄膜光声效应的理论模型,推导了石墨烯薄膜光声信号的声压表达式。对不同基底的石墨烯薄膜进行了超快脉冲激光下的光声理论计算和实验测试,对比发现,计算值与实验值在频域内的变化趋势基本吻合,有效验证了理论模型的正确性。进而,利用灵敏度分析法对影响石墨烯薄膜光声效率的相关因素进行研究,结果表明,石墨烯薄膜的厚度变化(5~15 nm)对光声效率影响微弱,灵敏度系数低于0.01;基底材料的蓄热系数对光声效率有显著影响,灵敏度系数约为1.88,蓄热系数较低的基底材料表现出的声学性能更好;环境气体的密度、热导率和比热的灵敏度系数分别为1.09、0.97和0.9,石墨烯薄膜产生的声压级大约与环境气体比热的倒数成正比。研究结果对于石墨烯薄膜在光声扬声器等相关领域的应用具有指导意义。

光学加工射频中和器的结构设计和性能研究

研究了射频中和器的工作原理,并且设计了射频中和器结构,实现了射频中和器的稳定工作。实验结果表明:射频中和器能够稳定引出电子束,有效中和离子束;在射频中和器不启动时去除函数峰值去除率仅有6nm/min,射频中和器正常工作时去除函数峰值去除率达到了72.5nm/min;并且射频中和器的中和能力与空心阴极中和器相当。因此,射频中和器满足光学加工对中和能力的需求,具备应用于光学加工的能力。

工艺参数对选区激光熔化中成形形变的影响

对采用选区激光熔化(SLM)技术打印316L不锈钢进行数值模拟,并研究了零件在水平面内的摆放角度和竖直面内的倾斜角度对SLM过程热力行为的影响。研究结果表明:对尺寸为50mm×5mm×10mm的长条形加工零件采用短直线的扫描策略,在零件摆放的水平面内,当长边与刮刀之间的夹角为45°时,由热应力产生的形变量最小;在竖直面内,零件与垂直方向的夹角为15°时产生的形变量最小;零件在基板上和取下后的形变量会产生较大的差异,取下后形变量将增大70%左右。