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涡轮叶片气膜孔超快激光加工超声速吹气流场机理研究
1
作者 曹志远 古钦朋 +2 位作者 李朋 高玺 刘波 《推进技术》 北大核心 2026年第1期86-97,共12页
超快激光打孔因其高精度、非接触等优点在加工精密孔领域有着广泛应用,打孔过程常辅助气体以提升加工质量和效率。针对超快激光加工涡轮叶片气膜孔时的吹气流场,研究了吹气方式、进气压力等吹气参数和改型喷嘴对激波结构的影响。结果表... 超快激光打孔因其高精度、非接触等优点在加工精密孔领域有着广泛应用,打孔过程常辅助气体以提升加工质量和效率。针对超快激光加工涡轮叶片气膜孔时的吹气流场,研究了吹气方式、进气压力等吹气参数和改型喷嘴对激波结构的影响。结果表明:同轴和旁轴辅助吹气时流场中均存在正激波,同轴吹气时还存在激波盘,旁轴吹气时气膜孔内流速更高,更有利于辅助加工;随着进气压力增加,激波强度和马赫数峰值增大,激波影响区域增大;随着喷嘴直径增加,激波的膨胀范围增加,正激波和激波盘的位置下降,第二道正激波和激波盘的范围缩小。喷嘴改型成椭圆形时,激波结构不再对称分布,随着椭圆长短轴比增加,激波影响区域增加,Ma=1.95时等值面形状从倒钟形变成锥形,激波盘逐渐变小直至基本消失;改型喷嘴通过引入螺旋流,削弱了激波强度,促进了气膜孔内流体的掺混,喷嘴内壁引入旋涡发生器的旋流式喷嘴更有利于吹除气膜孔内的金属残渣,进一步提升超快激光打孔的质量和效率。对比可知,进气压力和喷嘴直径主要影响激波强度和范围,喷嘴形状主要影响激波形状和结构。 展开更多
关键词 超快激光加工 涡轮叶片 气膜孔 辅助吹气 激波结构 超声速
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能场辅助激光冲击强化在航空构件上的应用
2
作者 孟宪凯 林珂 +2 位作者 韦帅 高英杰 鲁金忠 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期14-34,共21页
随着现代航空技术的快速发展,关键承载构件在复杂服役环境下需长期承受循环载荷、高温氧化及强振动冲击,易引发疲劳裂纹、应力腐蚀及高温蠕变等失效行为,对航空装备的安全性构成威胁。激光冲击强化可在材料表层引入深层残余压应力,显著... 随着现代航空技术的快速发展,关键承载构件在复杂服役环境下需长期承受循环载荷、高温氧化及强振动冲击,易引发疲劳裂纹、应力腐蚀及高温蠕变等失效行为,对航空装备的安全性构成威胁。激光冲击强化可在材料表层引入深层残余压应力,显著提升疲劳性能和抗腐蚀能力,已应用于发动机叶片、起落架等部件。然而,传统单一激光冲击强化技术在塑性变形深度、组织调控及复杂构件一致性强化方面存在局限。近年来,能场辅助激光冲击强化通过引入超声、电脉冲、磁场、高温及低温等多种能场,实现冲击能量的深度复合和多尺度微观组织的精准调控,显著改善材料疲劳寿命、耐腐蚀性及高温服役性能。本文综述了能场辅助激光冲击强化的作用机理及在航空构件中的应用现状,分析不同辅助能场对组织演化、残余应力调控及力学性能的影响,并结合航空叶片、涡轮盘、起落架等典型案例,阐明其在抗疲劳性能、耐腐蚀性及结构可靠性提升方面的优势,展望其在智能制造和高性能航空材料表面强化中的应用前景。 展开更多
关键词 激光冲击强化 能场辅助 航空构件 抗疲劳性能 表面强化
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不同体积分数Primitive点阵结构的AlMgScZr合金力热性能研究
3
作者 李毅 王晓强 +3 位作者 易文珏 周燕 文世峰 史玉升 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2026年第2期406-418,共13页
随着航空航天等领域对高性能热管理部件的迫切需求,兼具高效散热与优异力学承载能力的多功能构件成为研究焦点。借助有限元模拟与实验表征手段,本研究系统研究了体积分数对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术成形的AlMgScZ... 随着航空航天等领域对高性能热管理部件的迫切需求,兼具高效散热与优异力学承载能力的多功能构件成为研究焦点。借助有限元模拟与实验表征手段,本研究系统研究了体积分数对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术成形的AlMgScZr合金Primitive点阵结构成形质量、力学响应及热交换性能的影响规律。结果表明:SLM成形的Primitive结构虽表面粗糙、存在尺寸偏差,但整体成形质量满足功能需求。在力学性能方面,体积分数的增加显著提升点阵结构的力学性能,当体积分数为25%时,压缩模量达1664.06 MPa,峰值平台应力为42.85 MPa,且单位体积能量吸收值随体积分数增加明显增长;热交换性能方面,体积分数25%的Primitive点阵结构努塞尔数(Nu)较10%的点阵结构提升41.6%,雷诺数(Re)增加进一步强化对流换热效率,但伴随摩擦因数(f)的上升。本研究通过体积分数优化实现了热交换-力学性能协同调控,为Primitive点阵结构在热管理部件中的应用提供了参考。 展开更多
关键词 Primitive点阵结构 激光选区熔化成形 力学性能 热交换性能
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RB-SiC多相结构飞秒激光差异化加工研究
4
作者 杨昆 陈晓晓 +3 位作者 张文武 陈海玲 王文博 张曼晓 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期114-122,共9页
反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷因其优异的热物理性能和近净成形能力,在空间光学与精密制造等领域具有重要应用,但其硬度高、脆性大,且具有多相复合结构(多尺寸SiC晶粒与游离Si),属于典型的难加工材料。针对RB-SiC的特殊结构,本研究提出一... 反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷因其优异的热物理性能和近净成形能力,在空间光学与精密制造等领域具有重要应用,但其硬度高、脆性大,且具有多相复合结构(多尺寸SiC晶粒与游离Si),属于典型的难加工材料。针对RB-SiC的特殊结构,本研究提出一种飞秒激光差异化加工方法,通过切换振镜–物镜系统(光斑直径4μm)与振镜–场镜系统(光斑直径28μm),分别实现RB-SiC的差异化微织构加工与高效平整化加工。试验结果表明,物镜系统在低能量密度条件下,可差异化去除游离Si与亚微米SiC颗粒,保留数十微米量级大尺寸SiC骨架结构;场镜系统在高能量密度下,可实现表面粗糙度R_(a)<1.5μm的平整微槽加工,去除深度>270μm;通过两种工艺方法的复合加工可形成功能性微结构化表面。结合双温模型仿真与多种表征手段,系统揭示了激光参数与材料多相结构的相互作用机制,阐明了差异化去除材料的物理本质,为多相复合材料的激光精密加工提供了新思路与关键技术支撑。 展开更多
关键词 反应烧结碳化硅(RB-SiC) 飞秒激光 差异化加工 多相结构 微织构
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激光冲击和喷丸强化铝合金凹槽结构疲劳强度研究
5
作者 姜汇洋 王玺焰 +4 位作者 贺广智 车志刚 王新宇 姜盎然 孙汝剑 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期153-161,共9页
铝合金材料在航空航天领域关键装备结构件中应用广泛,其表面状态直接影响结构件的疲劳寿命与可靠性。为研究激光冲击强化与机械喷丸强化对典型结构疲劳强度的改善效果,采用7050铝合金和2024铝合金制备凹槽型试件,分别研究了两种工艺对... 铝合金材料在航空航天领域关键装备结构件中应用广泛,其表面状态直接影响结构件的疲劳寿命与可靠性。为研究激光冲击强化与机械喷丸强化对典型结构疲劳强度的改善效果,采用7050铝合金和2024铝合金制备凹槽型试件,分别研究了两种工艺对试件残余应力场和表面硬度的影响,并进一步分析了细节疲劳强度额定值(DFR_(cutoff))的变化规律。结果表明,机械喷丸强化在7050铝合金和2024铝合金表面产生的残余压应力幅值及均匀性均优于激光冲击强化,但其影响深度远低于激光冲击强化;激光冲击强化的硬化效果明显,而机械喷丸强化对两类铝合金表面硬度的提升效果有限。激光冲击强化后,2024铝合金与7050铝合金试样的DFR_(cutoff)分别提升了21.9%和48.1%,达到163.7 MPa与175.0 MPa,显著高于经机械喷丸强化的样品。综上,对于不同材料的凹槽型试件,激光冲击强化能形成更深的残余应力层和更高的显微硬度,有效延缓凹槽应力集中区域疲劳裂纹的萌生与扩展,使其具有更好的抗疲劳性能。 展开更多
关键词 激光冲击强化(LSP) 机械喷丸强化(MSP) 铝合金 细节疲劳强度 残余应力 硬度
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激光清洗洁净度检测系统及评价方法研究现状
6
作者 曾浩林 范成磊 +3 位作者 郭伟 于真鹤 刘明 高逸辉 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期61-84,共24页
对激光清洗后的材料表面洁净度的检测方法与评价体系进行了系统梳理,涵盖激光诱导击穿光谱(LIBS)、荧光光谱、反射光谱、声学信号、图像识别等多种在线检测手段,以及润湿性测试、表面形貌观察、元素分析等离线检测方法。研究发现,多种... 对激光清洗后的材料表面洁净度的检测方法与评价体系进行了系统梳理,涵盖激光诱导击穿光谱(LIBS)、荧光光谱、反射光谱、声学信号、图像识别等多种在线检测手段,以及润湿性测试、表面形貌观察、元素分析等离线检测方法。研究发现,多种方法可有效识别清洗过程中的“清洗不足–清洗完成–过度清洗”阶段特征,不同信号特征可反映清洗状态演变。多源检测信息的协同分析有助于提升状态识别的准确性与过程监控能力。目前各检测方法在响应机制、评价维度及应用范围方面存在差异,LIBS、光谱及声信号等检测手段适用于实验室条件下检测,图像采集分析与粗糙度、润湿性等方法更适用于工业生产中的现场检测,这些检测方法对应的检测结果各有特点。未来可以进一步围绕多模态集成、跨尺度建模与标准体系构建等方向开展深入研究,推动激光清洗质量检测向高精度、智能化、工程化发展,以满足航空制造等领域对表面洁净度控制的技术需求。 展开更多
关键词 激光清洗 洁净度检测 光谱检测 声信号检测 洁净度评价
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航空航天领域难加工材料水导激光精密加工研究进展
7
作者 王嘉乐 陈忠安 +3 位作者 张广义 张保金 陈博 张文武 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期85-103,共19页
随着航空航天技术的迅速发展,高强度合金、陶瓷材料、复合材料等难加工材料得到了广泛应用,但传统加工手段难以满足高质量的加工要求。水导激光加工技术因高精度和低损伤的优势,弥补了传统机械加工和激光加工中刀具磨损和热影响区较大... 随着航空航天技术的迅速发展,高强度合金、陶瓷材料、复合材料等难加工材料得到了广泛应用,但传统加工手段难以满足高质量的加工要求。水导激光加工技术因高精度和低损伤的优势,弥补了传统机械加工和激光加工中刀具磨损和热影响区较大的缺陷,具有重要的应用潜力。因此,对水导激光加工技术在航空航天领域难加工材料中的作用机理与实践应用展开系统性的梳理。首先,详细阐释水导激光加工的基本原理、多场耦合材料去除机理,并完整介绍水导加工系统的核心构成;其次,从水射流特性、光学特性及水光耦合特性3个维度,深入剖析其多维度作用机制;随后,全面总结水导激光技术在“难加工材料”切割与制孔工艺中的研究进展;最后,探讨该技术在精密加工领域的典型应用场景,并结合当前研究现状,对水导激光精密加工技术的未来发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 水导激光 水光耦合 去除机理 工艺研究 航空航天
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高能光纤激光器浸没式相变冷却系统
8
作者 裴旭 白佳宾 +1 位作者 郝赫 高光波 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期133-139,共7页
高能光纤激光器在先进制造与国防等领域具有重要应用,但其高功率输出带来的日益严峻的热管理问题严重制约了其长期稳定运行与进一步发展。传统散热手段存在散热效率低、系统复杂等局限性。为此,提出一种浸没式相变冷却系统,利用低沸点工... 高能光纤激光器在先进制造与国防等领域具有重要应用,但其高功率输出带来的日益严峻的热管理问题严重制约了其长期稳定运行与进一步发展。传统散热手段存在散热效率低、系统复杂等局限性。为此,提出一种浸没式相变冷却系统,利用低沸点工质R245fa的相变潜热,以及和热源表面的充分接触实现高效散热。采用通过数值模拟与试验验证相结合的方法,研究了系统热力学特性与结构设计,开发了集成化封装方案,最终实现了高能光纤激光器高效散热。仿真结果表明,系统在100 s内温度仅上升8℃,稳定在光纤激光器元器件安全工作温度范围内;工程样机通过试验同样验证了该方案的有效性,其总散热功率可达25 kW。该系统显著提升了散热效率与可靠性,降低了能耗与体积,为高能激光装备的技术升级与应用拓展提供了创新解决方案,具有重要工程应用价值。 展开更多
关键词 高能光纤激光器 浸没式 相变冷却 热管理 数值模拟
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激光焊接熔池表面氧化物运动观测分析及周期性涡流变化探究
9
作者 魏伟 莫鸿源 +4 位作者 李光先 孔前程 彭重清 王伟 龙雨 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期52-60,共9页
激光焊接凭借高焊缝质量、高加工效率及低热影响区等优势,已在航空航天、汽车等领域广泛应用。焊接熔池表面波动直接影响焊缝成形质量,因此探究浅层熔体的流动行为对了解焊接过程具有重要意义。本文在焊接过程中引入少量氧化铝颗粒(Al_(... 激光焊接凭借高焊缝质量、高加工效率及低热影响区等优势,已在航空航天、汽车等领域广泛应用。焊接熔池表面波动直接影响焊缝成形质量,因此探究浅层熔体的流动行为对了解焊接过程具有重要意义。本文在焊接过程中引入少量氧化铝颗粒(Al_(2)O_(3))作为示踪剂,结合图像处理与机器学习方法,提取并分析了熔池表面氧化物的运动轨迹,量化了不同熔透阶段下表面熔体的流速变化。通过关联温度、飞溅及熔池光斑频率等特征,揭示了完全熔透阶段熔池表面两侧涡流的周期性变化规律,并阐明其分别与飞溅行为及锁孔贯穿现象之间的关联。本研究对分析熔池浅层表面的流动和优化焊接表面质量具有重要参考价值。 展开更多
关键词 激光焊接 熔池流动 熔池监测 图像处理 机器学习
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航天超高强钢激光–CMT复合焊接成形控制及过程稳定性机制
10
作者 张宇辉 王常建 +1 位作者 熊然 张轲 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期104-113,共10页
激光–CMT(冷金属过渡)复合焊接可以增加熔深、提高效率并改善焊缝成形,但激光功率对于焊缝成形和过程稳定性至关重要。通过高速摄像及电信号方法,对航天超高强钢6 mm中厚板的焊缝成形及过程稳定性展开了研究。研究发现,激光的加入缩短... 激光–CMT(冷金属过渡)复合焊接可以增加熔深、提高效率并改善焊缝成形,但激光功率对于焊缝成形和过程稳定性至关重要。通过高速摄像及电信号方法,对航天超高强钢6 mm中厚板的焊缝成形及过程稳定性展开了研究。研究发现,激光的加入缩短了熔滴短路过程,延长了其上升阶段和等待阶段时间,熔滴直径随激光功率略微增大,但过渡频率基本保持在97 Hz。随着激光功率的增加,电流失稳频次增加,影响了焊接过程的稳定性。分析表明,在脱离及上升阶段,液滴冲击力和电弧压力冲击并挤压匙孔,是导致匙孔不稳定的主要原因。当激光功率为5000 W时,匙孔被充分穿透,维持匙孔稳定的金属蒸气喷射力与液滴冲击力和电弧压力保持动态平衡,焊缝成形最好,气孔率仅为0.14%;而当功率升高或者降低时,焊缝成形变差,气孔缺陷增加。 展开更多
关键词 超高强钢 激光–CMT复合焊 熔滴过渡 过程稳定性 气孔率
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激光合金化磨削Ti6Al4V表面硼碳共渗机理研究
11
作者 魏永乐 孙聪 《表面技术》 北大核心 2026年第1期70-80,共11页
目的激光合金化技术常用于Ti6Al4V零部件表面强化涂层制备。然而,传统制造方法需要对合金化表面进行二次光整加工,导致工艺过程复杂,生产效率低。为实现高性能Ti6AlV表面的高效性-形协同制造,提出一种钛合金表面加工-强化一体化新技术,... 目的激光合金化技术常用于Ti6Al4V零部件表面强化涂层制备。然而,传统制造方法需要对合金化表面进行二次光整加工,导致工艺过程复杂,生产效率低。为实现高性能Ti6AlV表面的高效性-形协同制造,提出一种钛合金表面加工-强化一体化新技术,即激光辅助磨削。方法制备可分离式B4C涂层,将激光合金化过程耦合到磨削加工过程中去,在单次进给过程中实现Ti6Al4V磨削表面的硼碳共渗强化。结果激光余热促进了多磨粒对重熔层材料的协同去除过程,使动态磨削加工更加稳定。与常规磨削方法相比,激光合金化磨削表面的粗糙度Sa降低了30%。激光合金化磨削可以在Ti6Al4V表面形成含有物弥散分布碳化物和硼化的重熔层。重熔层硬度达到710HV,其耐磨性远超Ti6Al4V基体。同时,重熔层可以有效地阻隔腐蚀介质与基体材料接触,加工表面自腐蚀电流密度Jcorr仅为基体磨削表面的1/3。结论在外置B4C涂层的辅助作用下,激光合金化磨削可实现Ti6Al4V零部件表面的硼碳强化和磨削光整,该技术推动了高性能Ti6Al4V表面性能-精度协同制造向工业化迈进,并为表面抗疲劳领域提供了重要的理论指导。 展开更多
关键词 激光合金化磨削 TI6AL4V B_(4)C涂层 性能-精度协同制造
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激光粉末床熔化成形铝基复合材料结构残余应力与变形研究
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作者 孙华 刘徐颖 +3 位作者 廉清 王洪泽 吴一 王浩伟 《航空制造技术》 北大核心 2025年第20期42-53,共12页
面向激光粉末床熔化成形工艺中金属粉末局部熔凝引发的残余应力问题,以TiB2/AlSi10Mg复合材料为研究对象,采用多尺度数值模拟技术预测了宏观结构的残余应力和变形特征,研究了激光功率、扫描速率和扫描方向对拱桥结构残余应力和变形的影... 面向激光粉末床熔化成形工艺中金属粉末局部熔凝引发的残余应力问题,以TiB2/AlSi10Mg复合材料为研究对象,采用多尺度数值模拟技术预测了宏观结构的残余应力和变形特征,研究了激光功率、扫描速率和扫描方向对拱桥结构残余应力和变形的影响规律。研究表明,多尺度数值模拟结果与试验测试结果具有良好的一致性。激光功率越大,熔池尺寸和温度越高,材料等效固有应变越大,结构的残余变形越大。激光扫描速率越快,熔池存在时间越短,材料等效固有应变越小,结构的残余变形越小。扫描方向主要通过改变残余应力分布形式对结构变形模式产生影响,当层间转角为0°时,沿扫描方向的材料固有应变远大于垂直扫描方向的材料固有应变,因此当激光扫描方向全部为顺桥向时,拱桥结构转角变形最大,全部为横桥向时,拱桥结构转角变形最小;当扫描层间转角为45°、67°和90°时,材料固有应变各向异性程度低,拱桥结构残余变形差异不明显,转角变形值位于中等水平。 展开更多
关键词 激光增材制造 铝基复合材料 数值模拟 残余应力 残余变形
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飞秒激光微加工技术对不锈钢材料表面性能影响研究
13
作者 何雪莉 肖强 徐睿 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第4期41-46,共6页
为了实现304不锈钢表面超疏水性等表面性能的改进,对不锈钢材料进行飞秒激光表面微结构加工和硅烷化学改性;利用扫描电镜观测结构形貌特征及化学修饰后整体情况,确定不同形貌对疏水性能的影响,分析飞秒激光加工微结构粗糙度(Ra)与接触... 为了实现304不锈钢表面超疏水性等表面性能的改进,对不锈钢材料进行飞秒激光表面微结构加工和硅烷化学改性;利用扫描电镜观测结构形貌特征及化学修饰后整体情况,确定不同形貌对疏水性能的影响,分析飞秒激光加工微结构粗糙度(Ra)与接触角的相关性;同时对超疏水不锈钢进行超疏水耐久性、耐腐蚀性、自清洁性及耐磨性的相关性能测试。分析与测试表明:随着激光加工表面微纳结构Ra的增大,接触角也随之增大;当表面Ra为1.75μm时,疏水角度达到最优值154.9°;通过计算两种材料的腐蚀速率可得,原始不锈钢是超疏水不锈钢速率的15倍,材料的耐腐蚀性也得到了大幅提升。结论表明,经过表面改性的304不锈钢,具备良好的超疏水性能,比原始不锈钢具有更好的抗腐蚀效果,且表面具有良好的自清洁效应。 展开更多
关键词 不锈钢 飞秒激光 微结构 表面性能 超疏水
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激光开窗技术在毛细管阵列国产化中的质量控制
14
作者 阮德林 管桦 +2 位作者 张涛 侯春丽 陈力 《机电产品开发与创新》 2025年第4期111-114,共4页
针对法医遗传分析仪关键耗材-毛细管阵列的国产化研制过程中影响原始信号收集的关键因素毛细管检测窗口的质量问题,对开窗技术进行研究,创新研发激光精密开窗方法,结果表明该方法在空间校正、峰高一致性和基线噪声方面均有优秀表现,可... 针对法医遗传分析仪关键耗材-毛细管阵列的国产化研制过程中影响原始信号收集的关键因素毛细管检测窗口的质量问题,对开窗技术进行研究,创新研发激光精密开窗方法,结果表明该方法在空间校正、峰高一致性和基线噪声方面均有优秀表现,可应用于毛细管阵列的批量生产中,极大提高国产化毛细管阵列的封装质量。 展开更多
关键词 毛细管阵列 激光技术 开窗 封装
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激光冲击诱导镍基高温合金极端应变率拉伸变形行为的分子动力学研究
15
作者 盛湘飞 袁文志 +2 位作者 苟江龙 朱明晋 李智 《表面技术》 北大核心 2025年第13期171-183,共13页
目的揭示镍基高温合金(GH4169)在激光冲击诱导极端应变率下拉伸变形力学响应的变化规律,以及材料微观组织结构的演变机制。方法采用分子动力学建立极端应变率条件下不同合金元素组分及晶体结构的拉伸变形仿真分析模型。结果在10^(9) s^(... 目的揭示镍基高温合金(GH4169)在激光冲击诱导极端应变率下拉伸变形力学响应的变化规律,以及材料微观组织结构的演变机制。方法采用分子动力学建立极端应变率条件下不同合金元素组分及晶体结构的拉伸变形仿真分析模型。结果在10^(9) s^(-1)应变率条件下拉伸,3种合金元素组分单晶模型的弹性模量分别为240、237、217 GPa,极限抗拉强度分别为28.3、27.1、17.6 GPa;对于8种合金元素组分的模型,在10^(8)、10^(9)、10^(10)s^(-1)等3种应变率条件下拉伸,单晶模型的弹性模量均为217 GPa,极限抗拉强度分别为17.1、17.6、18.7 GPa;多晶模型的弹性模量分别为213、220、226 GPa,极限抗拉强度分别为9.6、10.3、11.8 GPa。结论8种合金元素组分对应单晶模型的弹性模量和极限抗拉强度与实验结果更接近。在相同拉伸变形条件和特定晶体取向前提下,晶体类型对材料弹性模量的影响较小。另外,单晶模型在极端应变率条件下表现出更高的塑性变形抗力。多晶模型因晶粒尺寸低于10 nm,在变形过程中其位错形态及其分布均表明存在逆Hall-Petch效应,且该效应的形成与材料在极端应变率条件下发生塑性变形时晶粒内部出现的位错增殖导致位错塞积,以及位错滑移至晶界附近并被其吸收这2种现象的进行速度之间的竞争机制有关;在极端应变率拉伸变形过程中,弹性模量对应变率变化的敏感度不高。极限抗拉强度随着应变率的增加而增加,表现出明显的应变率强化现象。此外,当应变率达到10^(10)s^(-1)时,因位错滑移时间较短,单晶与多晶模型晶粒内部均出现了位错增殖和由位错墙组成的亚晶界。多晶模型因晶粒内部位错增殖速度大于滑移至晶界被吸收的速度,这在一定程度上削弱了逆Hall-Petch效应导致材料塑性变形抗力降低的影响。 展开更多
关键词 激光冲击 镍基高温合金 逆Hall-Petch效应 极端应变率 分子动力学
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面向增材制造的航空发动机支架拓扑优化与工艺协同 被引量：2
16
作者 龚海军 王玲 +3 位作者 亢红叶 左乾隆 安治国 高正源 《机械设计与研究》 北大核心 2025年第3期146-151,159,共7页
针对航空结构件拓扑优化设计中,轻量化与强度性能及快速成型工艺的温度场与应力场协调性不足的问题,提出一种将结构轻量化与选区激光熔化(SLM)成型工艺结合的一体化设计方法,基于体积约束和结构柔度最小化原理,采用面向增材制造(DfAM)... 针对航空结构件拓扑优化设计中,轻量化与强度性能及快速成型工艺的温度场与应力场协调性不足的问题,提出一种将结构轻量化与选区激光熔化(SLM)成型工艺结合的一体化设计方法,基于体积约束和结构柔度最小化原理,采用面向增材制造(DfAM)的理论方法,对航空发动机铝合金支架进行结构拓扑优化和打印工艺的协同设计理论研究。首先,采用静力学数值模拟对支架的四种单一极限工况进行力学分析,确定拓扑优化的设计域以及边界条件;然后,在单一工况拓扑优化的基础上提出了多工况优化设计,并考虑了增材制造工艺约束;最后,结合SLM成型过程的数值仿真,确定铝合金航空支架的打印工艺。仿真结果表明:结构优化后的支架满足力学性能要求,且重量比原设计模型减轻27%。试验结果表明:结构和打印工艺协同优化后的SLM成型支架表面质量较佳,零件激光扫描误差精度达CT7级,X-Ray检测结果显示支架无内部微裂纹、孔洞,抗拉强度≥396 MPa,具有较佳的成型质量与表面精度。采用的面向增材制造的拓扑优化与SLM工艺优化及成型方法,能够为高效完成结构件产品一体化设计与制造提供有益参考。 展开更多
关键词 面向增材制造的设计 选区激光熔化 铝合金航空支架 拓扑优化 轻量化
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微细选区激光熔化制备Inconel 718合金微观组织和可加工性研究 被引量：1
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作者 李光先 韦国阳 +3 位作者 周柱坤 范雪 解东旋 高振桓 《航空制造技术》 北大核心 2025年第20期54-67,共14页
微细选区激光熔化(μSLM)逐步成为金属零件高质量、高精度近净成形的新方向。然而,目前对于μSLM工艺优化与材料性能尚无系统研究。因此,本文系统探究了不同工艺下μSLM材料的打印质量,以及其与常规选区激光熔化(cSLM)成形材料在机械性... 微细选区激光熔化(μSLM)逐步成为金属零件高质量、高精度近净成形的新方向。然而,目前对于μSLM工艺优化与材料性能尚无系统研究。因此,本文系统探究了不同工艺下μSLM材料的打印质量,以及其与常规选区激光熔化(cSLM)成形材料在机械性能与加工性能方面的差异。基于成形材料的致密度与孔隙率,对μSLM工艺参数进行优化。通过SEM、EBSD和信号分析等测试与表征手段,对比分析最优μSLM工艺成形材料与cSLM材料微观结构差异及机械/切削性能差异。μSLM材料较cSLM材料具有更高的冷却速率(2.1×10^(6) K/s),使得其成形试样的晶粒较小,最终拥有更高的抗拉强度(1009MPa,提升2.4%)和更差的可加工性。cSLM材料受限于大光斑和粗粉末,其成形表面质量较差,内部缺陷较多,且在铣削过程中振动较为明显。本研究提供了Inconel718μSLM制造的合理工艺窗口,建立了成形工艺—微观结构—机械/切削性能之间的联系,对μSLM工艺的优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 INCONEL718 微细选区激光熔化(μSLM) 可加工性 显微组织 力学性能
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渗氮H13钢激光熔覆涂层设计与组织性能分析 被引量：1
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作者 胡琦芸 王辰阳 +2 位作者 蒋华臻 占剑 李正阳 《表面技术》 北大核心 2025年第5期203-216,共14页
目的针对渗氮H13钢激光修复中N容易析出并形成气孔的问题,根据熔池反应热力学原理,设计了含Ti和含Co 2种熔覆材料,研究N的分布和释放机制,在渗氮H13钢基板上获得无明显孔洞、裂纹缺陷且性能优良的激光熔覆复合涂层。方法试验了2种方案,... 目的针对渗氮H13钢激光修复中N容易析出并形成气孔的问题,根据熔池反应热力学原理,设计了含Ti和含Co 2种熔覆材料,研究N的分布和释放机制,在渗氮H13钢基板上获得无明显孔洞、裂纹缺陷且性能优良的激光熔覆复合涂层。方法试验了2种方案,方案一,对基板渗氮表层进行激光重熔预处理,再熔覆H13钢与Stellite钴基合金的混合粉末;方案二,先以不同配比的H13钢与Ti的混合粉末打底,再熔覆H13钢与Stellite钴基合金的混合粉末。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、背散射电子衍射、X射线衍射等材料表征手段观测涂层的微结构,进行显微硬度测试和电化学腐蚀试验。结果方案一中,激光重熔预处理会促使N释放,经过激光熔覆后,涂层组织以马氏体为主,存在大片残余奥氏体;方案二中,随着H13钢与Ti混合粉末中Ti元素添加量由0%增加至10%,涂层与基体冶金过渡区存在明显差异,H13+10%Ti涂层组织为马氏体和弥散分布的碳化物,H13+50%Stellite涂层内组织均匀致密,主要为马氏体和残余奥氏体。结论通过激光熔化沉积技术制备了具有较高硬度和较好耐腐蚀性的激光熔覆涂层,解决了渗氮H13钢强化与修复中氮气孔形成以及涂层与基体结合区成分偏析的问题。 展开更多
关键词 激光修复 渗氮H13钢 氮析出 涂层设计 显微硬度 电化学腐蚀
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304不锈钢化学蚀刻-激光加工多级织构化及其摩擦学性能 被引量：1
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作者 翁文丰 万鹏 +2 位作者 曹达华 李文轩 贾丹 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第2期15-19,共5页
[目的]针对激光制备表面微纳结构在机械外力作用下易遭受磨损和破坏的难题,提出将化学蚀刻和激光加工相结合的方法在304不锈钢表面构建多级织构。[方法]先对304不锈钢化学蚀刻形成一级织构,再通过激光加工得到面积密度为20%的二级织构... [目的]针对激光制备表面微纳结构在机械外力作用下易遭受磨损和破坏的难题,提出将化学蚀刻和激光加工相结合的方法在304不锈钢表面构建多级织构。[方法]先对304不锈钢化学蚀刻形成一级织构,再通过激光加工得到面积密度为20%的二级织构。研究了304不锈钢表面多级织构化后的微观结构、成分、相组成和显微硬度,以及在食用油润滑条件下表面织构形状对不锈钢表面摩擦学性能的影响。[结果]304不锈钢经化学蚀刻后表面形成了规则排布的凸点,平均摩擦因数降低16%。进一步激光加工后,304不锈钢表面发生重熔和硬化,形成了直径约55μm的液滴状斑点,显微硬度升至(205.4±36.2)HV,平均摩擦因数降低。激光加工构建的表面织构为正方形时,304不锈钢的平均摩擦因数最低(为0.085),耐磨减摩性能最佳。[结论]通过化学蚀刻和激光加工复合工艺可在不锈钢表面获得稳定的多级织构,有助于推动不锈钢材料在耐磨、减摩及不粘产品领域的应用。 展开更多
关键词 不锈钢 多级表面织构 化学蚀刻 激光加工 微观结构 摩擦学性能
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碳化硅陶瓷基复合材料激光加工技术研究综述 被引量：1
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作者 尹泽坤 梅雪松 崔健磊 《航空制造技术》 北大核心 2025年第14期42-63,共22页
碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研... 碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研究现状,包括连续激光和长/短脉冲激光加工及超快脉冲激光加工在该材料加工领域中的现状,并探讨了气体、液体、超声振动、电磁等多种能场复合激光加工方法对加工质量的提升效果,分析了激光加工过程中存在的热影响区、氧化层、层间开裂、纤维拔出等关键问题,总结了当前多能场协同加工CMC-SiC的研究成果,为促进多能场复合加工技术的深入发展与应用提供参考。 展开更多
关键词 碳化硅 陶瓷基复合材料(CMC) 激光加工 复合能场 激光钻孔
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