中航工业北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室, 北京 100024
研究了激光焊接工艺对GH188合金焊接接头焊缝成形及力学性能的影响。结果表明，高激光功率或低焊接速度对GH188合金焊缝成形不利，使焊缝背面存在飞溅和轻微咬边现象，接头焊缝区晶粒粗大且接头抗拉强度低。随着焊接速度的增大，焊缝宽度减小，焊缝背面飞溅减少；随着激光功率的增大，焊缝宽度增加，焊缝背面飞溅增多。当激光功率为2.8~3.2 kW、焊接速度为6 m/min时，焊缝成形和接头拉伸性能均较好。
激光技术 激光焊接 光纤激光 焊缝成形 力学性能 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 041409
1 北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100124
2 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室, 北京 100024
采用双侧同步填丝激光焊接的方法获得Ti-6Al-4V 合金T 型接头，研究激光焊接参数对焊接缺陷如未熔合、气孔等的影响。试验结果表明：未熔合缺陷的产生由激光功率、焊接速度、激光入射角度及入射位置等参数所决定，足够大的焊接热输入(较高的激光功率，较小的焊接速度)，较小的激光入射角度以及较高的激光辐照位置可以避免出现未熔合缺陷。激光功率一定时，出现未熔合缺陷的焊缝在焊接过程中，熔池上方等离子体/金属蒸气喷发量多于无此类缺陷的焊缝。不同焊接参数下T 型接头焊缝中的气孔缺陷具有典型的小孔型气孔特征，激光功率一定的情况下，较高的焊接速度有利于减少此类气孔。
激光技术 Ti-6Al-4V 合金 双侧激光焊接 T型接头 焊接参数 缺陷
北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室, 北京 100024
在2.5 mm厚6061铝合金光纤激光穿透焊接实验的基础上，着重研究了焊接热输入对焊缝成形的影响。结果表明，光纤激光穿透焊的焊缝熔宽随焊接热输入的增加而增加，且背面熔宽的增幅更快。激光功率越高，获得稳定全熔透焊缝的热输入调节范围越大。焊接接头熔合区附近为柱状晶组织，焊缝中心为柱状晶和等轴晶的混合组织。随焊接热输入的逐渐降低，焊缝区显微组织逐渐细化，且混合组织中等轴晶所占比例逐渐减少。另外，随热输入的逐渐降低，焊缝区的平均显微硬度缓慢增长，焊缝区上部和下部的显微硬度数据分散性逐渐减小，当焊接热输入约为90 J/mm时，焊缝上部和下部的显微硬度对称性最好。
激光技术 6061铝合金 光纤激光焊接 穿透焊 焊缝成形 显微组织 显微硬度 中国激光
2014, 41(12): 1203001
1 北京航空制造工程研究所, 北京 100024
2 高能束流加工技术重点实验室, 北京 100024
3 中航工业北京航空材料研究院, 北京 100095
在航空材料TA15-2钛合金基材表面激光同轴送粉熔覆Ni60A-B4C-TiN-CeO2混合粉末可生成硬质耐磨复合涂层。对该涂层进行扫描电镜与高分辨透射电镜微观组织观察。结果表明，大量纳米晶非晶相在该复合涂层中产生。纳米晶非晶相界面具有极高的结合能，可在一定程度上阻碍纳米晶长大；另外，大量纳米晶的产生使晶界自由能提高，导致涂层中点缺陷密度提高与晶格畸变的产生。整个涂层为非晶、纳米晶及其他晶化相共存。涂层较TA15-2基材表现出更好的耐磨损性能，涂层的主要磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损。
激光技术 材料 激光器 表面 中国激光
2013, 40(11): 1103008
1 北京科技大学材料科学与工程学院无机非金属材料系, 北京 100083
2 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术国防科技重点实验室, 北京 100024
研究了皮秒脉冲激光以旋切法在Ni3Al基定向凝固高温合金上加工的微孔，并采用扫描电子显微镜和电子能谱仪观察了微孔的加工质量及激光诱导的缺陷区。实验结果显示，在孔周围没有出现飞溅物和微裂纹等传统缺陷，在孔壁上发现了少量的熔渣和一层厚度在微米量级的氧化物再铸层，而再铸层中含有氧元素是由脉冲激光旋切加工过程中同轴吹高压氧气所致，在紧邻再铸层的部分区域出现了由热影响所产生的相变区。由于使用的激光束，其能量符合高斯分布，从而依据加工面温度分布和激光束能量分布的对应关系，对加工区再铸层厚度进行了理论计算，获得的数值与观测到的再铸层实际厚度趋于一致。
激光技术 皮秒 激光打孔 再铸层 光学学报
2013, 33(s1): s114018
1 中航工业北京航空制造工程研究所高能束流加工技术国防科技重点实验室, 北京 100024
2 华中科技大学机械科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
介绍了航空发动机叶片对激光冲击强化的需求，描述了国内外的一些研究成果。测试和对比了方形光斑和常规圆形光斑激光冲击强化后的表面轮廓，并采用方形光斑搭接激光冲击强化TC17钛合金叶片，初步验证了钛合金叶片强化改善振动疲劳性能的效果。分析了发动机整体叶盘(IBR)的叶片边缘激光冲击强化的关键难题，并对发动机整体叶盘激光冲击强化在中国的发展做了介绍和展望。
激光技术 激光冲击强化 涡轮发动机 钛合金 整体叶盘 疲劳性能
高能束流加工技术重点实验室 北京航空制造工程研究所, 北京 100024
为揭示激光直接沉积TB6钛合金的组织与性能相关性, 研究了其沉积态和沉积/热等静压态的组织特征和拉伸性能。结果表明：激光直接沉积TB6钛合金的沉积态组织为等轴晶, 其拉伸断口为沿晶/穿晶混合断裂方式; 激光直接沉积TB6钛合金的沉积/热等静压组织仍为等轴晶, 但晶内析出针/束状α相, 其拉伸断口为穿晶断裂方式并存在大量韧窝; 热等静压导致激光直接沉积TB6钛合金的拉伸强度降低约200MPa, 而塑性提高1倍。该结果表明热等静压工艺可以有效调控激光直接沉积TB6钛合金的组织及性能。
快速制造 钛合金 激光直接沉积 组织 拉伸性能 rapid manufacturing titanium alloys direct laser deposition microstructure tensile properties
高能束流加工技术重点实验室 北京航空制造工程研究所, 北京 100024
针对航空工业应用广泛的BT20钛合金, 主要研究其激光焊接头的损伤行为和机理。在对钛合金激光焊接头组织和性能不均匀性分析的基础上, 采用SEM原位观察的方法对激光焊接头的塑性损伤行为进行研究, 从细观上揭示焊接接头的损伤演化与断裂机理。试验发现：焊缝的损伤形式为微裂纹在切应力与正应力共同作用下沿滑移带萌生, 在裂纹前端滑移带相交处, 应力集中会引发新的微裂纹, 并随后与主裂纹相连, 从而导致裂纹的“Z”字型扩展。
激光焊接 钛合金 损伤 断裂 laser welding titanium damage behavior fracture
1 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室, 北京 100024
2 中国科学院力学研究所, 北京 100080
为揭示激光离散预处理对镀铬身管的延寿机制，研究了激光离散预处理钢基铬层的功能梯度界面(FGI)效应。结果表明，激光离散预处理使钢基体表层形成周期性梯度结构，初始镀铬层遗传了激光离散预处理基体表层的周期性梯度组织特征。FGI层因激光离散预处理在钢基体/铬层间形成，该FGI层可降低基体/铬层间的硬度梯度，大幅提高铬层的抗腐蚀剥落能力。
激光技术 铬层 身管 激光离散处理 功能梯度界面
北京航空制造工程研究所 高能束流加工技术重点实验室, 北京100024
在铝合金激光深熔焊接的基础上，研究了修饰焊对激光深熔焊缝成形的影响。结果表明：激光修饰焊不仅可以显著改善铝合金焊缝咬边、下塌等成形不良缺陷，减小焊缝表层气孔；还可以细化接头组织，在一定程度上提高接头的强度和塑性。表明了激光修饰焊是强化铝合金激光焊接头的有效方法。
铝合金 激光修饰焊 拉伸性能 aluminum alloy laser modification welding formation of weld
