1 哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
2 北京遥感设备研究所，北京 100854
因瓦合金以其独特的因瓦效应被应用于航天用精密光学镜筒制造中。对因瓦合金镜筒激光选区增材制造工艺及其结构设计进行了探究与优化，结果表明：增加激光扫描间距同时适当降低扫描速度可以有效减少匙孔与未熔合等缺陷，得到了显微组织均匀分布且无明显缺陷的样件，其抗拉强度为482 MPa，屈服强度为388 MPa，最终获得了高质量的镜筒结构件。将镜筒结构拓扑优化为斜拉筋式结构并进行去应力热处理后，其内部残余应力仅为屈服应力的13%，且热膨胀系数仅为1.910-6 K-1。
增材制造 激光选区熔化 因瓦合金 工艺优化 结构设计及后处理 中国激光
2024, 51(10): 1002314
1 五邑大学 智能制造学部， 广东 江门 529020
2 暨南大学 物理与光电工程学院， 广东 广州 510632
钙钛矿太阳能电池仅用十年左右的时间将效率提升至认证的26.1%，非常接近晶硅太阳能电池26.81%的认证效率，展现出巨大的产业化潜力。当前，钙钛矿太阳能电池器件效率还在提升，然而在器件制备过程中，钙钛矿太阳能电池的性能受到许多不可分割的因素影响，传统方法往往采用试错的方式来优化钙钛矿太阳能电池的制备工艺，花费了大量的时间。贝叶斯优化是一种全局优化算法，在解决人工智能的黑盒问题方面取得了很大的成功。本文利用贝叶斯优化算法对钙钛矿层涉及到的碘化铅（PbI2）过量百分比、退火温度、退火时间、真空萃取时间四个工艺参数进行优化选择，显著降低了研发成本，缩短了研发时间。通过五轮实验迭代，累计34组工艺条件，制备出了器件效率为23.56%的反型钙钛矿太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池 机器学习 工艺优化 高效率 perovskite solar cells machine learning process optimization high efficiency
1 浙江大学温州研究院,温州 325036
2 浙江大学材料与工程学院,杭州 310058
3 田东昊润新材料科技有限公司,百色 531500
活性白土是一种常见的无机吸附材料,由膨润土经过酸改性获得。本文采用硫酸作为改性剂,活化改性膨润土制备高吸附活性的活性白土。通过单因素试验确定了活化温度A、活化时间B、酸用量C、液固比D的取值范围,并采用Box-Behnken 响应曲面法设计优化白土制备工艺参数,以大豆油中β-胡萝卜素的吸附率为响应值,分析4种工艺参数对吸附率的影响规律,并预测了最佳的工艺条件。结果表明,建立的吸附率响应曲面模型可靠,可用于活性白土吸附能力优化。活化时间和酸用量对吸附率的影响最大,在所选液固比范围内,液固比对吸附率影响不明显。预测的最佳吸附能力制备条件为: 活化温度92.5 ℃、活化时间5.5 h、酸用量40%(质量分数)、液固比4∶1。该条件下活性白土对β-胡萝卜素的吸附率为97.71%。
膨润土 活性白土 响应曲面法 吸附 β-胡萝卜素 工艺优化 bentonite activated bentonite response surface methodology adsorption β-carotene process optimization
1 陕西理工大学机械工程学院，陕西 汉中 723001
2 陕西省工业自动化重点实验室，陕西 汉中 723001
激光熔覆涂层质量由各个工艺参数及其交互作用共同决定，通过工艺参数优化可实现熔覆涂层调形控性。从传统优化方法和智能优化方法的角度，详细阐述熔覆涂层质量优化的国内外研究现状，归纳讨论各种优化方法的优缺点，分析了不同优化方法在提高涂层性能时所发挥的作用。最后对涂层质量优化方法的未来发展趋势进行了展望。旨在为高品质的熔覆涂层制备提供优化方法和今后激光熔覆工艺优化方法研究提供可以借鉴的研究方向。
激光技术 激光熔覆 工艺优化 涂层质量 优化方法 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1900003
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220898
1 陕西科技大学材料科学与工程学院, 西安 710021
2 东旭集团有限公司, 北京 100036
以电子玻璃为密封材料的航天电连接器在航空航天领域中得到了广泛应用。本文以电子玻璃密封航天电连接器的气密性为优化目标, 对电连接器的封接工艺进行优化。以电连接器的漏率为响应目标函数, 运用Box-Behnken试验与响应面分析, 对封接工艺条件进行评价。建立二次多项式回归方程模型, 对回归方程进行方差分析与系统性检验, 并对封接温度、保温时间和氮气流量等工艺参数进行优化。结果表明, 最佳封接工艺条件为升温速率10 ℃/min、封接温度944 ℃、保温时间32 min、氮气流量1 408 L/h、降温速率10 ℃/min, 该条件下航天电连接器的平均漏率为4.07×10-10 Pa·m3·s-1, 与回归模型预测值相符。玻璃与金属封接的机理为玻璃与金属的化学键合与物理啮合, 以及玻璃与金属氧化物的良好润湿。
航天电连接器 响应面法 玻璃封接 气密性 工艺优化 封接机理 aerospace electrical connector response surface methodology glass sealing air tightness process optimization sealing mechanism
氧化插层是目前制备氧化石墨烯(GO)类单层/多层材料的主流方法之一, 其关键步骤为氧化剂和插层剂的选择及工艺的匹配。传统工艺主要采用Hummers法, 存在氮氧化物排放量大、环境危害大、安全性差等问题, 本文综述了近年来氧化插层制备氧化石墨烯的研究进展, 重点阐述了绿色氧化剂、插层剂的研究进展及相应工艺的改良与创新, 系统分析了不同试剂的反应机理及应用效果, 旨在寻找绿色环保、价格低廉、更适合工业化的制备方法。
氧化石墨烯 绿色制备 氧化剂 插层剂 氧化插层 工艺优化 graphene oxide green preparation oxidation agent intercalation agent oxidization intercalation process innovation
1 大亚湾核电运营管理有限责任公司, 广东 深圳 518124
2 苏州热工研究院有限公司, 江苏 苏州 215004
采用激光同轴送粉技术制备Stellite6钴基熔覆层, 通过正交试验、单层单道、单层多道和多层多道工艺试验优化激光熔覆工艺参数。利用扫描电子显微镜、光学显微镜、X射线衍射仪表征了熔覆层显微组织结构, 同时分析了微观硬度和耐摩擦磨损性能。结果表明, 以熔覆层稀释率、成形系数和显微硬度为优化目标参数, 可有效筛选激光熔覆Stellite6涂层制备工艺。所制备Stellite6涂层组织均匀, 熔合线附近为平面晶, 涂层中部区域为树枝晶, 顶部区域为等轴晶。熔覆层物相由fcc-Co、(Co,W)3C与Cr23C6等组成, 平均硬度为457 HV。熔覆层耐摩擦磨损性能优于316L不锈钢基体, 其主要磨损机制为磨粒磨损。
激光熔覆 Stellite6涂层 微观组织 工艺优化 硬度 摩擦磨损 laser cladding Stellite6 alloy coating microstructure parameter optimization microhardness friction and wear
1 河南科技学院机电学院，河南 新乡 453003
2 西安交通大学高端制造装备协同创新中心，陕西 西安 710049
3 西安增材制造国家研究院有限公司，陕西 西安 710300
针对钛合金熔丝增材制造零件表面粗糙度差、尺寸精度低的问题，提出了高质量复合热源熔丝成形工艺。以激光和焦耳热为热源，选用直径为0.3 mm的TC4钛合金细丝为沉积材料，首先通过焦耳电流预热金属丝，然后以低功率激光加热形成小尺寸熔池，随着基板的运动，金属丝被持续送入熔池并稳定沉积。通过单道沉积试验，研究了工艺参数对单道沉积层几何特征的影响规律。结果表明：当激光功率在50~200 W、送丝速度在60~360 mm/min的范围内变化时，工艺参数对沉积层几何特征的影响显著；当移动速度在30~360 mm/min的范围内增加时，沉积层宽度减小，高度稳定；当焦耳电流增大至10 A时，出现了周期性丝材熔断，恶化了沉积形貌和沉积稳定性。在稳定沉积参数组合（激光功率为125 W，送丝速度为240 mm/min，移动速度为300 mm/min，焦耳电流为8 A）的基础上，以25 W的降序功率梯度进行过渡，优化了坍塌、变形等缺陷，获得了高质量的钛合金薄壁件，其表面粗糙度（Ra）为1.776 μm，平均壁厚为0.648 mm，平均壁厚偏差为0.004 mm，优于主流的送丝增材制造工艺，且沉积态试样在移动方向和沉积方向的拉伸强度分别为（918.91±9.54）MPa和（926.516±22.52）MPa。
激光技术 复合热源 增材制造 钛合金 高质量沉积 工艺优化
