选区激光熔化及热处理工艺对钴铬合金力学性能的影响

系统研究了选区激光熔化（SLM）及热处理工艺对钴铬合金组织与性能的影响。通过设计正交实验,利用EOS M290选区激光熔化设备,优化钴铬合金成型的工艺参数;利用XRD、扫描电镜（SEM）、硬度仪及万能材料试验机对选区激光熔化钴铬合金的显微组织结构、物相组成及力学性能进行观察与测试。研究结果表明,选区激光熔化成型的最佳工艺参数为：扫描间距0.08 mm,扫描速度1110 mm/s,激光功率335 W,能量密度4.8 J/mm2,获得的致密度高达99.18%,且最佳的填充角度为67。SLM成型的钴铬合金的物相主要由相及少量相共存,微观组织由细小均匀的胞状晶及柱状晶构成;其硬度、抗拉强度及延伸率分别为41.0HRC,1032 MPa,10%,断裂机制主要为穿晶脆性断裂。热处理后显微组织发生相变,主要为相及少量相,并产生少量强化相M23C6(M=Cr,Mo,W);其硬度、抗拉强度及延伸率分别提升了6.1%,35.9%和17.6%,断裂机制主要为准解理断裂。     

增材/等材复合制备Sc/Zr改性Al-Mg合金工艺研究

为了实现高性能、低孔隙率Al-Mg-Sc-Zr合金在航空航天主承力结构领域的广泛应用,采用激光熔化沉积-热轧复合工艺制备了Al-Mg-Sc-Zr合金试样。基于金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度和室温拉伸实验等检测方法,探究了复合工艺与微观组织和力学性能之间的关系,确定了最优工艺参数;研究了热轧压下量对沉积态试样微观组织演变、微孔缺陷闭合行为及力学性能的影响规律。结果表明：微孔缺陷随压下量的增加而逐渐减少,当压下量达到50%时,微孔缺陷完全闭合,试样的强度和硬度显著提高,熔合线区域合金元素的分布变得均匀。在优化的工艺参数条件下,复合工艺制备试样的抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度分别为412 MPa、243 MPa、22.8%和118.76 HV,较未轧制试样分别提高了22.6%、12.5%、54.1%和15.3%。     

激光沉积修复BT20合金的显微组织和力学性能

针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点。修复区与基材之间形成了致密冶金结合,Al,Zr,Mo,V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析,硬度分布从基材到修复区依次提高。热影响区组织是由基材的双态组织过渡到网篮组织;修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4~0.5μm。修复过程中发现,激光加工工艺参数选择不当、坡度过大等原因会造成修复区组织形成气孔和熔合不良等缺陷,但是通过优化工艺参数可以获得无缺陷修复试样。修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近锻件基体强度,但修复件的韧性比锻件稍有提高。     

激光沉积修复BT20合金的显微组织和力学性能

针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点。修复区与基材之间形成了致密冶金结合,Al,Zr,Mo,V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析,硬度分布从基材到修复区依次提高。热影响区组织是由基材的双态组织过渡到网篮组织;修复区组织为粗大的原始柱状晶,晶粒内为/网篮组织,晶内片层取向随机, 宽0.4~0.5 m。修复过程中发现,激光加工工艺参数选择不当、坡度过大等原因会造成修复区组织形成气孔和熔合不良等缺陷,但是通过优化工艺参数可以获得无缺陷修复试样。修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近锻件基体强度,但修复件的韧性比锻件稍有提高。     

激光沉积修复TA15合金的组织和力学性能

采用激光沉积修复方法对TA15槽损伤试样进行了修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点,发现激光修复试样组织是由基材的双态组织经由热影响区过渡到修复区的网篮组织。修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4～0.5μm。分析了修复区和坡面存在熔合不良缺陷的原因,并给出了纠正措施。修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近工业锻件水平,表明修复区与基材之间形成了致密冶金结合,但由于修复区粗大柱状晶组织,试样的冲击韧性比基材稍差。     

激光沉积修复TA15合金的组织和力学性能

采用激光沉积修复方法对TA15槽损伤试样进行了修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点,发现激光修复试样组织是由基材的双态组织经由热影响区过渡到修复区的网篮组织。修复区组织为粗大的原始柱状晶,晶粒内为/网篮组织,晶内片层取向随机, 宽0.4~0.5 m。分析了修复区和坡面存在熔合不良缺陷的原因,并给出了纠正措施。修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近工业锻件水平,表明修复区与基材之间形成了致密冶金结合,但由于修复区粗大柱状晶组织,试样的冲击韧性比基材稍差。     

温度对Fe-35Ni-15Cr合金力学性能和微观组织的影响

采用环境氢脆技术及现代材料微观分析技术，研究了Fe-35Ni-15Cr实验合金在室温至900℃的力学性能及热充氢后在室温及750℃的力学性能，分析了温度对材料微观组织的影响，为优化其化学成分、热处理工艺等提供技术依据。     

316L不锈钢粉末光纤激光选区熔化特性

采用自行研制的光纤激光选区熔化快速成型设备,研究了选区激光熔化316L不锈钢粉末工艺参数、能量输入与样件致密度、表面形貌之间的关系以及微观组织特征。结果表明：扫描速度对成型效果影响最为显著;样件致密度随着激光能量密度提高有逐渐增大的趋势;能量密度作为选区激光熔化工艺的技术指标具有可操作性;表面形貌由激光功率与扫描速度比值所决定。深入探讨了能量输入、熔化凝固行为、激光功率与扫描速度比值与样件致密度、表面形貌的关系。结果表明：选区激光熔化凝固组织层内、层间熔合处为弧形,且为冶金结合,金相组织主要由柱状晶与等轴晶组成,层内靠近熔合线周围是柱状晶,而层间靠近熔合线附近主要是细小等轴晶,晶粒直径为1 μm左右。     

316L不锈钢粉末光纤激光选区熔化特性

采用自行研制的光纤激光选区熔化快速成型设备,研究了选区激光熔化316L不锈钢粉末工艺参数、能量输入与样件致密度、表面形貌之间的关系以及微观组织特征。结果表明:扫描速度对成型效果影响最为显著;样件致密度随着激光能量密度提高有逐渐增大的趋势;能量密度作为选区激光熔化工艺的技术指标具有可操作性;表面形貌由激光功率与扫描速度比值所决定。深入探讨了能量输入、熔化凝固行为、激光功率与扫描速度比值与样件致密度、表面形貌的关系。结果表明:选区激光熔化凝固组织层内、层间熔合处为弧形,且为冶金结合,金相组织主要由柱状晶与等轴晶组成,层内靠近熔合线周围是柱状晶,而层间靠近熔合线附近主要是细小等轴晶,晶粒直径为1μm左右。     

基板受辐照比值对激光同轴熔丝沉积稳定性的影响

激光熔丝沉积技术是一种输送丝材并以激光为热源的定向能量沉积技术。为了探讨同轴熔丝过程的机理与效应,采用自主研发的激光内同轴送丝熔化沉积技术来分析研究基板受辐照比值对于熔丝过程稳定性的影响;借助高速相机拍摄并分析熔丝沉积过渡阶段机理;通过数学模型计算与实验验证的方式研究了熔丝沉积动态过程与工艺参数之间的关系。结果表明：较小的基板受辐照比值会引起“液滴”过渡熔丝行为,即处于稳定与不稳定的临界状态;而基板受辐照比值较大时会引起“液桥”过渡熔丝行为,即处于一个相对稳定的状态。本研究对激光熔丝沉积的动力学稳态性分析具有一定的指导意义。     

不同功率下激光重熔对Mg-Zn-Y-Zr合金性能的影响研究

由于镁合金耐磨及硬度性能较差,应用激光重熔技术进行表面改性就显得尤为必要,其中激光功率因素所产生的影响十分显著。为了探究激光重熔中功率因素对稀土镁合金的微观组织结构,硬度以及摩擦磨损性能的影响。通过使用3kW的DILAS半导体激光器对Mg-1.85Y-7.91Zn-0.75Zr(质量分数,%)合金进行不同功率下的激光重熔实验。采用光学显微镜(OM),电子扫描显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)观察所制得试样的组织,形貌,相成分及分布;使用显微硬度计测量维氏硬度;使用摩擦磨损试验机测试样品的摩擦磨损性能,从而得出不同激光功率对组织,性能的影响。研究表明,经过重熔处理的合金宏观凝固组织明显细化,且随着功率升高,晶粒变大,第二相分布愈加弥散。由于细晶强化,固溶强化以及弥散强化的影响导致了硬度和耐磨性提高,其中800,1000,1200,2000W激光功率作用下重熔细晶区的维氏硬度平均值分别为90.97,93.47,94.20,95.53HV,而粗晶基材区的维氏硬度平均值仅为63.90HV,2000W功率作用下的硬度照比基材提升了49.50%。随着功率的升高,耐磨性越高且...     

脉冲激光沉积制备MgxNi1-xO合金薄膜的表征及光学性质研究

应用脉冲激光沉积(PLD)技术,固定脉冲激光能量密度为5 J/cm2,调节薄膜生长基底温度为300~700 ℃,制备了系列Mg_xNi_1-xO合金薄膜。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微术(AFM)等表征分析手段,详细分析了薄膜的成分及组织,研究了退火处理对样品的影响。通过UV-Vis分光光度计研究了透射光谱,结合理论计算了光学带隙宽度。结果表明:薄膜由非晶及多晶构成,紫外吸收边约为290 nm, 接近日盲波段的上限; 衬底温度为500 ℃、激光脉冲能量密度为5 J/cm2时生长的薄膜在短波部分吸收强烈,而长波部分几乎不吸收,有利于紫外探测; 退火处理改善了样品表面质量, 但不能有效拓宽光学带隙。     

脉冲激光沉积PMN-PT薄膜及其性能研究

以较低温度烧结获得的PMN-PT块材料为靶,采用脉冲激光沉积方法在石英衬底上制备了PMN-PT薄膜,研究了后续退火处理对PMN-PT薄膜的结构及光学特性的影响.结果显示,采用脉冲激光沉积可获得质量较好的钙钛矿结构的PMN-PT薄膜,优化的后续退火温度大约在550℃～750℃之间.     

高温合金活性剂激光微焊接接头的组织性能研究

采用配方均匀设计法,配制了SiO2-MnO2-CaO-TiO2-CaF2-NaF多组元活性剂,利用微型脉冲激光器对500 m厚GH4169高温合金进行了活性剂激光焊接试验。分析并讨论了焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明,与传统激光焊相比,所配制的20种活性剂均增加了焊缝熔深,并且其中F12系混合活性剂增加熔深能力最为显著,使焊缝深宽比增加了159%,证明通过使用活性剂来增加微激光焊焊缝熔深,降低高温合金板激光焊接的成本是可行的。在活性剂作用下,焊缝显微组织仍由柱状晶和等轴晶组成,接头抗拉强度达到927 MPa,为母材强度的92.7%。     

高温合金活性剂激光微焊接接头的组织性能研究

采用配方均匀设计法,配制了SiO2-MnO2-CaO-TiO2-CaF2-NaF多组元活性剂,利用微型脉冲激光器对500 m厚GH4169高温合金进行了活性剂激光焊接试验。分析并讨论了焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明,与传统激光焊相比,所配制的20种活性剂均增加了焊缝熔深,并且其中F12系混合活性剂增加熔深能力最为显著,使焊缝深宽比增加了159%,证明通过使用活性剂来增加微激光焊焊缝熔深,降低高温合金板激光焊接的成本是可行的。在活性剂作用下,焊缝显微组织仍由柱状晶和等轴晶组成,接头抗拉强度达到927 MPa,为母材强度的92.7%。     

Ti6Al4V合金表面激光沉积复合涂层的组织和性能

为了增强Ti6Al4V钛合金的耐磨性,采用激光沉积制造方法在其表面上制备了以原位生成的TiC颗粒和直接添加的WC颗粒为增强相的耐磨涂层,观察了各涂层的微观组织,并测量了涂层的显微硬度和涂层在室温大气条件下的摩擦磨损性能。结果表明各涂层和基体呈现冶金结合,原位自生的TiC和部分熔化的WC颗粒均能够均匀弥散分布于基体上,由于增强相颗粒的弥散强化及激光沉积组织的细晶强化作用,基材的硬度和耐磨性均得到了提高。原位自生的TiC涂层比WC涂层硬度梯度分布平缓,但耐磨性稍差。     

激光汇聚Cr原子沉积的原子光学特性研究

利用激光汇聚原子沉积技术,实验上获得了一维Cr层光栅结构.经原子力显微镜测试,其周期常数为（212.8±0.2） nm,约等于激光驻波场波长的一半.根据半经典理论模型,采用Adams-Bashforth-Moulton算法进行数值求解,模拟了同等实验参数条件下的Cr原子运动轨迹,并对其原子光学特性进行分析.结果表明,模拟分析与实验结果符合得较好. 关键词： 原子光学 激光汇聚原子沉积 原子光学特性     

Zn-Al二元合金熔化过程的低频内耗研究

利用强迫振动扭摆方法对ZnAl二元合金熔化过程的低频内耗进行了研究.结果表明,ZnAl二元合金熔化过程的内耗峰与其固态相变内耗峰的特征有较大差异.结合该合金熔化过程的微观结构变化,初步分析了内耗峰的形成机理. 关键词： Zn-Al合金 低频内耗 熔化     

高温合金活性剂激光微焊接接头的组织性能研究（英文）

采用配方均匀设计法,配制了SiO2-MnO2-CaO-TiO2-CaF2-NaF多组元活性剂,利用微型脉冲激光器对500μm厚GH4169高温合金进行了活性剂激光焊接试验。分析并讨论了焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明,与传统激光焊相比,所配制的20种活性剂均增加了焊缝熔深,并且其中F12系混合活性剂增加熔深能力最为显著,使焊缝深宽比增加了159%,证明通过使用活性剂来增加微激光焊焊缝熔深,降低高温合金板激光焊接的成本是可行的。在活性剂作用下,焊缝显微组织仍由柱状晶和等轴晶组成,接头抗拉强度达到927 MPa,为母材强度的92.7%。