激光线能量对TC17钛合金焊接接头组织和疲劳性能的影响

在不同的激光线能量条件下对TC17钛合金进行了焊接,采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸和疲劳试验机对接头的宏观形貌、微观组织和力学性能进行了对比研究。结果表明:随着激光线能量的增加,焊缝宏观形貌由Y型转变为X型、焊缝中气孔缺陷数量先增加后减少,气孔缺陷主要分布在焊缝的中下部。焊缝由柱状晶粒组成,柱状晶内部存在条形枝晶,枝晶间距随着线能量的增加而逐渐增大。热影响区由尺寸较小的等轴晶组成,随着激光线能量的增加,α相晶粒逐渐细化,而β相逐渐粗化。在拉伸和疲劳试验中,TC17激光焊接接头均断裂在焊缝。受焊缝内部枝晶尺寸的影响,抗拉伸强度随线能量的增加而降低。气孔是导致疲劳断裂的主要原因,气孔缺陷数量越少,则疲劳寿命越长。

SLM成形Inconel 738合金缺陷的演变及形成机理

本工作通过选区激光熔化(SLM)成形Inconel 738合金,在不同工艺参数下分别对其进行单道次、多道次以及多层多道次的演化实验,旨在对其裂纹形成机制进行深入的研究。研究表明,当激光线能量密度E过高或者过低时,形成的孔隙会诱导裂纹的形成。在SLM成形Inconel 738合金中凝固裂纹和液化裂纹均有发生,液化裂纹占主要地位。凝固裂纹主要在凝固末期形成,由于晶体快速生长为枝晶骨架,其本身的变形发展良好,但枝晶间残留的液相则不易流动,在热拉应力的作用下产生的微小缝隙将无法被液体及时填充而形成凝固裂纹。而液化裂纹的形成主要是由于晶界处B元素的偏聚,促进晶界处形成低熔点的γ+γ′相,在循环热的作用下熔化形成液膜,液膜使得晶界处抗拉强度降低,在热拉应力的作用下形成液化裂纹。

非垂直激光切割能量分布研究

为实现激光非垂直切割高分子材料,建立了激光非垂直切割模型。通过求解阈值能量方程,得到切缝宽度和热影响区(HAZ)宽度随激光线能量、入射角和离焦量的变化规律。在CO_2连续激光切割系统上,采用正交试验法,针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜材料进行切割试验,发现入射角在-57.3°57.3°范围内、离焦量在-1515mm范围内时,切缝宽度和HAZ宽度变化平缓,切割质量良好。结果表明,模型能够很好地预测激光非垂直切割高分子材料时的切缝宽度和HAZ宽度,为激光切割复杂曲面膜片提供了参数指导。

选区激光熔化钴铬合金工艺与性能的研究

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了CoCrMo合金。研究了激光线能量密度对SLM成型试样过程中飞溅行为的影响。在合理激光线能量密度区间,采用不同的激光能量和扫描速度进行块体成型试验,以高度方向尺寸精度为标准,选择最优工艺参数。在尺寸精度最高的前提下,研究了SLM成型CoCrMo合金试样的显微组织和力学性能。通过热处理工艺提高了试样的机械性能。研究结果表明,在激光线能量密度0.21J/mm,激光功率115 W,扫描速度550mm/s时,成型试样尺寸精确度可以达到0.03mm。成型试样表面光滑,粗糙度Ra为6.149μm,致密度可达99.7%,近乎全致密。在细晶强化作用下,成型试样的抗拉强度为1 057MPa,延伸率为6.7%;T4热处理后,在固溶强化作用下,抗拉强度提升至1 153 MPa,延伸率提升至17.8%。