华中科技大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430074
激光增材制造可实现高性能金属复杂构件整体化成形，在航空航天、汽车、医疗等领域具有广阔应用前景。但是，高斯激光作用产生不均匀温度场、极高的温度梯度以及不稳定的流场，导致飞溅、球化、气孔、残余应力和裂纹等缺陷及各向异性的微观性能，影响了该技术更广泛的应用。光束矫形和场辅助原位调控激光增材制造过程是控制缺陷产生的有效方法。综述了国内外在光束矫形以及热、磁和超声多场调控金属激光增材制造领域的研究进展，重点揭示外场-激光-材料-组织-性能间的作用机理，并对多场调控金属激光增材制造未来发展进行了展望，可为金属激光增材制造的高性能调控提供有益参考。
激光技术 激光增材制造 光束矫形 磁场 热场 超声场 中国激光
2024, 51(10): 1002306
沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
通过数值模拟与实验相结合的方法，研究超声场对激光熔凝过程中熔池温度场、流场以及熔池形貌的影响。建立描述超声振动辅助激光熔凝过程中的声场和温度场的三维数学模型，通过有限体积法实现激光熔池中声场和温度场的耦合模拟分析，系统分析激光熔池内声场、温度场、流场的变化规律。结果表明: 在超声场作用下的熔池温度略低于未施加超声场的熔池温度；流动速度增加72%，但并未改变未加超声时熔池内Marangoni流的环流趋势；在超声场作用下的熔池宽度增加0.5 mm、深度减小0.1 mm。通过激光熔凝实验验证数值模拟结果与实际情况基本吻合。
激光技术 温度场 超声场 流场 熔池形貌 数值模拟 中国激光
2015, 42(11): 1103007
沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室，辽宁 沈阳 110136
为提高激光沉积TA15钛合金力学性能，采用ANSYS有限元动力学分析中的谐响应分析，对超声场下激光沉积修复梯形槽底部表面振幅分布及质点振动情况进行了数值模拟，并对模拟结果进行了实验验证，最后对超声场下激光沉积修复试样的综合力学性能进行了实验研究。结果表明：超声场下梯形槽底部表面各质点呈现周期性运动特点，最大振幅在1.6 μm左右，对质点振幅进行测量，与模拟结果吻合较好。进行了超声场下激光沉积实验，沉积区硬度略有提高，修复试样抗拉强度提高3.2%，屈服强度提高7.1%，超声场下显微组织进行观察发现α片层变短。
超声场 激光修复 钛合金 显微组织 力学性能 ultrasonic field laser repair titanium alloy microstructure mechanical property 红外与激光工程
2015, 44(12): 3559
山东省科学院 激光研究所, 山东省无损检测工程技术研究中心, 济南 250103
为研究微烧蚀状态下圆形光斑斜入射时激光超声声场的指向性，使用脉冲激光辐照半圆柱形铝质工件表面，并使用压电探头和电磁超声探头分别接收纵波和横波信号。根据速度参数确定了超声信号的类型，提取了信号的峰-峰值，并绘制出声场指向性曲线。通过分析获得以下结论：激光斜入射角度在0~60°范围内变化时，纵波声场的声束轴线方向保持不变，且与工件内法线平行；另外，横波声场的峰-峰值仍然在±35°的方向上取最大值，但是横波指向图形的主瓣易受激光入射方向的影响，当倾斜角度大于等于45°时，横波主瓣的范围变得较宽。
激光超声 激光斜入射 烧蚀机制 超声声场 指向性 laser ultrasound oblique laser ablation mechanism ultrasonic field directivity patterns 强激光与粒子束
2015, 27(9): 099003
