湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室,湖南 湘潭 411201
激光增材制造（LAM）涉及了复杂的热作用加工过程,在该工艺下制备的多层结构成形件也具有复杂的微观组织结构特征。而成形件的微观组织结构特征决定了其机械性能,优化微观组织结构特征是进一步实现机械性能的精确调控的关键所在。本文综述了LAM多层结构成形件的微观组织结构特征,总结了其微观组织结构特征演变的影响因素,为实现LAM多层结构成形件的微观组织结构特征优化提供参考。
激光光学 激光增材制造 多层结构成形 微观组织结构特征 影响因素 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0100007
采用连续光纤激光器在小模数齿轮齿面制备1 mm厚的Ni60合金涂层, 研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌的影响以及齿面单道激光熔覆在不同激光功率密度下的熔覆层显微组织形貌以及元素成分。实验结果表明: 随着激光功率密度的增加, 熔覆层内部的柱状晶枝变多, 晶间组织的含量越少, 熔覆层与基材之间亮白色冶金结合带越发明显, 熔覆层表面的均匀性和连续性都有较大提高并且截面形貌发生改变。当激光功率密度为31.8 kW·s·cm-2时可以看出熔覆层冶金结合带区域与基材之间的孔隙基本消失, 熔覆层与基材之间的结合更加牢固, 过渡更加自然。通过调整激光工艺参数可以对小模数齿面镍基合金涂层的成形进行有效控制, 提高齿面镍基合金涂层的质量。
激光熔覆 小模数齿轮 稀释率 微观组织结构 laser cladding small modulus gear dilution rate microstructure
1 四川大学 物理科学与技术学院, 成都 610065
2 山东大学 物理学院, 济南 250100
(K,Na)NbO3基陶瓷(KNLNST陶瓷)是一类很有发展潜力的无铅压电材料, 目前对其进行两步烧结相关的研究还很少。本工作分别采用普通烧结(Conventional Sintering, CS)和两步烧结(Two-step Sintering, TSS)制备了(K0.4425Na0.52Li0.0375)(Nb0.8825Sb0.08Ta0.0375)O3陶瓷, 并进行微观结构与物性的对比研究。TSS可将(K,Na)NbO3基陶瓷的相对密度ρ°由CS时的95.0%提高至97.0%, 压电系数d33由CS时的363 pC/N增大到387 pC/N。两种烧结方式制备的KNLNST陶瓷的微观组织结构和电畴结构有着很大的差异。KNLNST-CS陶瓷的晶粒尺寸较小而且分布较为均匀, 极化后多数晶粒的电畴图案为简单的平行条纹。KNLNST-TSS陶瓷的晶粒尺寸则大小分布不均匀, 极化后许多大晶粒中呈现带状条纹内部又存在着精细的平行条纹的电畴图案。
(K,Na)NbO3基陶瓷 两步烧结 压电性能 相变 微观组织结构 电畴结构 (K,Na)NbO3-based ceramics two-step sintering piezoelectric property phase transitions microstructure domain structure
1 华中科技大学 材料成形与模具技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
2 黑河象山水电厂, 黑龙江 黑河 164300
3 湖北工业大学工程技术学院, 湖北 武汉 430064
以铸造WC作为增强颗粒, 配合NiBSi自熔合金粉末, 采用激光熔注技术制备WC/NiBSi颗粒增强复合材料层。利用XRD、SEM和EDS对复合材料层的物相和微观组织进行表征分析, 利用维氏硬度计对复合材料层沿深度方向进行测试分析, 进行了室温干滑动摩擦磨损实验, 分析了复合材料层的耐磨损性能。研究表明, 复合材料层相组成主要有WC、W2C、M6C、(Fe, Ni), 碳化物主要以块状和破碎状存在于金属基体。复合材料层的平均硬度分别为525.04 HV0.2(L)、543.05 HV0.2(M)和564.92 HV0.2(H), 较基材有显著提升。复合材料层的磨损体积分别为淬火态H13钢的45%(L)、33%(M)和21%(H), 耐磨损性能优异。
激光技术 金属基复合材料 激光熔注 微观组织结构 磨损性能 laser technology metal matrix composite laser melt injection microstructure wear properties
1 石家庄铁道大学 河北省交通工程材料重点实验室，河北 石家庄 050043
2 河北钢铁技术研究总院，河北 石家庄 050043
采用激光熔覆法将Ni60熔覆层沉积在中碳钢基体上，采用能谱、电子背散射衍射技术和扫描电镜分析了稀释率对化学成分、相组成、微观结构演化的影响，并且还测量了激光熔覆后熔覆层的显微硬度分布。结果表明，激光熔覆的过程参数对稀释率有很大的影响，稀释率随激光功率、扫描速度的增加而增加，随送粉量的增大而减小。稀释率的变化能引起熔覆层中析出相类型和形态的改变，过高的稀释率会抑制硼化铬、碳化铬的析出，并减少共晶组织含量。由于硼化铬、碳化铬、Ni-B-Si共晶的减少和熔覆层中铁含量的增加，Ni60熔覆层的硬度从1 000 HV0.5下降到600 HV0.5。
激光熔覆 镍基合金熔覆层 稀释率 微观组织结构 laser cladding Ni-based alloy cladding coating dilution microstructure
1 天津大学 机械工程学院，天津 300072
2 机制设计理论与装备设计教育部重点实验室 天津大学，天津 300072
3 西安交通大学 机械工程学院，陕西 西安 710049
为了深入了解皮秒激光烧蚀对晶体硅所造成的影响，使用不同平均功率下的皮秒脉冲激光辐照晶体硅，然后使用X射线光电子能谱仪和透射电子显微镜，分别对被烧蚀晶体硅的化学成分与微观组织结构进行观察与分析。研究发现：随着激光脉冲平均功率的增加，烧蚀产物中晶体硅的相对含量不断下降，而SiO2的相对含量则逐步上升；与此同时，材料的无定形化程度也随之加剧。最终认为：因激光脉冲平均功率增加而逐渐升高的激光能量密度是诱导上述实验结果出现的主要原因，并最终不断扩大并加剧着材料所受到热与机械损伤的范围与程度。
晶体硅 皮秒激光 激光脉冲功率变化 化学成分 微观组织结构 crystalline silicon picosecond laser laser pulse power variation chemical composition microstructure 红外与激光工程
2016, 45(1): 0106006
哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 15001
采用激光熔注(LMI)技术在Q235钢表面制备WC颗粒增强的金属基复合材料(MMC)层。在激光熔注工艺特性和熔注层宏观特征分析的基础上, 采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对激光熔注层微观组织结构进行了分析。结果表明, WC颗粒注入到熔池的整个深度和宽度范围内, 并且在熔注层中的分布比较均匀。WC颗粒的加入改变了熔池的化学成分, 熔注层中出现了新相Fe3W3C。在熔注层上部存在较多Fe3W3C枝晶和少量枝晶间共晶, 在熔注层下部枝晶数量减少, 共晶数量明显增多。激光熔注层中不同WC颗粒周围反应层的尺寸和形貌存在很大差别。WC颗粒注入位置是决定反应层尺寸的重要因素。
激光技术 金属基复合材料 激光熔注 微观组织结构
