北京工业大学 材料科学与工程学院, 北京 100124
为了研究W-Ni-Cu合金选区激光熔化技术(SLM)直接成形工艺及其热物理性能, 设计了以激光功率、扫描速度、扫描线长度、搭接率为变量的工艺实验, 研究各参数对致密度的影响, 采用SEM、热分析仪、差式扫描量热仪、热-机械分析仪研究合金的微观组织、导热率与热膨胀系数。结果表明：选择合理的优化工艺参数, W-Ni-Cu(SLM)成形致密度最高达到94.5%; 微观组织为难熔相W发生了桥接与团聚, 基体相CuNi呈网络状包裹于W相周围; 测试试样所加载热流平行于烧结成形方向时, 导热系数与热膨胀系数分别是120.314 0 W/(m·K)及7.16×10-6/K, 加载热流方向垂直于烧结成形方向时, 导热系数与热膨胀系数分别是99.257 2 W/(m·K)及7.02×10-6/K。不同方向成形测试件导热系数和热膨胀系数的差异是由难熔相W在CuNi相中的分布以及孔隙数量决定的。采用选区激光熔化成形技术可以成形性能较好的W-Ni-Cu合金。
选区激光熔化 W-Ni-Cu合金 工艺参数 微观组织 热导率 热膨胀系数 selective laser melting W-Ni-Cu alloy process parameter microstructure thermal conductivity thermal expansion coefficient
1 北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100124
2 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
为获得适用于电子封装的W-Cu材料,对60W-40Cu、70W-30Cu、75W-25Cu和80W-5Ni-15Cu合金进行选区激光熔化实验,研究了W含量对合金微观组织、致密度、热导率、热膨胀系数、表面粗糙度、硬度的影响。结果显示:4种W-Cu合金的成形表面均存在球化现象;当W的质量分数低于70%时,致密化机制为重排致密,W相间几乎不发生连接与团聚,热传导优先在铜相中进行;随着W的质量分数上升到75%,致密化机制主要为固态烧结,热传导路径由以W相为核心、边缘由Cu相包裹的结构单元组成;随着W含量增加,W-Cu合金的热导率和热膨胀系数与理论值的偏差增大,合金的表面粗糙度、硬度均增加。最终获得60W-40Cu、70W-30Cu、75W-25Cu、80W-5Ni-15Cu成形后的致密度分别为97.9%,94.5%,91.6%,91.9%,热导率分别为210.4,176.8,152.7,121.3 W·K
-1·m
-1,热膨胀系数分别为11.05×10
-6,9.33×10
-6,8.17×10
-6,7.02×10
-6 ℃
-1,表面粗糙度分别是9.2,13.7,15.2,15.4 μm,显微硬度分别是183,324,567,729 HV。
激光技术 选区激光熔化 W含量 微观组织 导热性 热膨胀 表面粗糙度
1 北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100124
2 北京市生态环境材料及其评价工程技术研究中心, 北京 100124
采用激光熔覆技术,在16Mn钢表面制备了2205双相不锈钢/TiC复合涂层,研究了TiC含量对熔覆层微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,并讨论了熔覆层中TiC的熔解、析出行为与熔覆层性能之间的关系。结果表明,随着TiC含量的增大,熔覆层的稀释率逐渐增大。熔覆过程中TiC发生了熔解及析出现象。随着TiC含量的增大,熔覆层的显微硬度逐渐增大。当TiC质量分数达到15%时,熔覆层的显微硬度最大值可达612 HV,该熔覆层的磨损失重最小。
激光技术 激光熔覆 2205双相不锈钢/TiC复合涂层 显微组织 硬度 摩擦磨损 激光与光电子学进展
2018, 55(11): 111403
1 北京工业大学激光工程研究院, 北京 100124
2 全球能源互联网研究院有限公司, 北京 102200
3 北京工业大学材料科学与工程学院, 北京 100124
为降低3D打印铜合金的生产成本, 采用水雾化法制备的Cu-10Sn合金粉末作为原材料,进行激光选区熔化(SLM)试验。通过优化打印工艺参数获得几乎全致密的Cu-10Sn合金块体, 其相对密度达99.7%。制备的Cu-10Sn合金主要由金属间化合物Cu41Sn11及α-Cu固溶体两相组成, 其晶粒形态主要为沿凝固方向形成的柱状树枝晶和枝晶间相, 并且在晶内分布有高密度位错。在准静态拉伸条件下, 其屈服强度为(392±6) MPa, 抗拉强度为(749±5) MPa, 塑性变形量为29%±2.3%, 综合力学性能远高于铸态 Cu-10Sn合金。
激光技术 激光选区熔化 Cu-10Sn合金 相对密度 力学性能 中国激光
2018, 45(10): 1002009
北京工业大学 材料科学与工程学院， 北京 100124
光纤激光焊接是一种具有较好工业应用前景的新技术，目前已经引起了国内外学者的重视。详细讨论了高功率光纤激光焊接低碳钢及低合金钢、不锈钢、高强钢、铝合金、镁合金、钛合金等材料的研究现状，分析了高功率光纤激光焊接的特点，最后总结了高功率光纤激光焊接研究进展，并提出了研究的方向。
激光技术 光纤激光焊接 高功率激光 研究进展 laser technique fiber laser welding high power laser research progress
北京工业大学 材料科学与工程学院，北京 100124
激光-电弧复合焊接是近几年在国际上得到迅速发展和应用的焊接前沿新技术，是材料优质高效连接的最佳熔焊工艺。激光-电弧复合焊接结合了激光焊和电弧焊两种工艺，影响焊接过程的参量较多，而这些因素的设置对焊接过程的稳定性、焊接接头的质量都有重要影响。从激光器类型的选择、辅助电源类型的选择、焊接方向、激光离焦量、激光-电弧之间距离、激光与电弧能量的匹配以及保护气体等方面讨论了激光-电弧复合焊接过程中的工艺参量的优化设置问题，并对这些因素对焊缝成形的影响进行了分析，最后提出了激光-电弧复合焊接工艺的研究方向。
激光技术 激光-电弧复合焊接 焊接工艺 焊缝成形 laser technique laser-arc hybrid welding welding process weld shape
新型光纤激光器具有光束质量好、电光转换效率高、维护费用低、抽运寿命长、可光纤传输及体积小等显著优势，并且由于波长短，几乎可以被大多数的金属和合金吸收，因此可适用于各种材料的焊接和切割，受到工业界广泛的关注。采用光纤激光与惰性气体保护(MIG)电弧复合热源进行了TC4钛合金的焊接工艺试验，研究了激光引导电弧(LL)和电弧引导激光(AL)两种焊接方向对钛合金焊缝表面成形、横截面形貌、熔深、熔宽和余高的影响。试验结果表明，与AL方向焊接获得的焊缝相比，LL方向焊接获得焊缝的表面成形较好，焊缝的熔宽较宽，但熔深较小，而改变焊接方向对焊缝的余高影响很小。
激光技术 焊接工艺 光纤激光-MIG复合焊接 焊接方向 焊缝成形 钛合金
