1 沈阳航空航天大学机电工程学院，辽宁 沈阳 110136
2 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
在对K4169合金母材进行修复前采用不同的工艺进行热处理，以获取两类不同的显微组织，然后对比分析了母材的显微组织分和力学性能，并系统研究了修复试样热影响区液化裂纹的敏感性和产生机制。研究结果显示：在均匀化固溶时效条件下，母材主要由Laves相、δ相以及碳化物组成，修复试样母材与热影响区的平均显微硬度分别为220 HV和210 HV，修复试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为870.7 MPa、618.9 MPa和7.7%，断裂位置位于母材。在均匀化热等静压固溶时效条件下，母材主要由δ相以及碳化物组成；修复试样中存在裂纹，裂纹分布在母材一侧，横截面上裂纹的平均长度可达0.68 mm，最大裂纹长度为0.72 mm；热影响区液化裂纹的发生与母材的组织成分、晶粒度密切相关。相较之下，均匀化热等静压固溶时效合金修复试样母材与热影响区的平均硬度都较低，分别为210 HV和200 HV，Laves相和δ相的含量对母材和热影响区的显微硬度均有影响，抗拉强度和屈服强度分别降低了20.3%和38.4%，但延伸率有所升高，断裂位置在热影响区。两种试样都未断在修复区，这是因为修复区的晶粒更细，产生了细晶强化作用。
激光技术 激光沉积修复 K4169合金 修复前热处理 开裂机理 力学性能 中国激光
2024, 51(10): 1002322
激光弯曲成形技术常用的激光类型是点激光，在温度梯度机理的作用下单次成形角度有上限，在3°左右。为了增大点激光单次成形角度，提高成形效率，本文以不锈钢304板为对象，通过试验对比探索了将圆振荡模式应用于激光弯曲成形中以提高弯曲角方法的可行性；并且借助于三维视觉传感器测量板件在圆振荡激光束弯曲成形过程中的动态响应，从余热效应、吸收率等角度分析其弯曲成形机理。对比试验结果显示，在激光能量密度较高的情况下，圆振荡模式确实可以明显提高工件的弯曲角，增长率在60%左右。同时，三维视觉传感器的测量结果显示出了板件在成形过程中的复杂形变与角度变化过程：板件在长度与宽度方向上均产生了塑性变形，长宽形变比约为10∶1；单次扫描成形板件弯曲角增长过程呈现不同的增长曲线；多次扫描成形弯曲角分布不均衡。此外，板件厚度也逐渐增加，热影响区微观晶粒得到细化。为进一步理解圆振荡激光束弯曲成形过程与机理提供了试验支撑。
激光弯曲成形 圆振荡激光束 不锈钢304 变形机理 laser bending circular oscillation mode SS304 bending mechanism
1 中国矿业大学机电工程学院，江苏 徐州 221116
2 徐州工程学院机电工程学院，江苏 徐州 221018
由于冲击载荷引起的动态霍尔-佩奇效应，高锰钢具有优异的形变硬化特性。研究高锰钢的激光重熔非均匀显微组织凝固原理及对超声滚压硬化行为的影响具有重要意义。对Mn13钢板表面先后进行激光重熔处理和超声滚压强化，通过扫描电子显微镜、场发射电子探针显微分析仪和电子背散射衍射仪分析了激光重熔高锰钢的显微组织和凝固过程，通过维氏硬度计和摩擦磨损试验机研究了激光重熔高锰钢的非均匀组织对超声滚压硬化的影响。研究发现：由于激光重熔过程的高温度梯度和高冷却速度，凝固组织从上到下依次为较薄的等轴树枝晶和垂直于结合面生长的柱状树枝晶，枝晶间为小角度晶界，且存在Mn元素的偏析；激光重熔高锰钢的非均匀组织在超声滚压下具有孪生硬化行为，表面硬度和耐磨性均有较大程度的提高。因此，激光重熔技术在高锰钢的表面处理领域具有潜在的应用前景。
激光技术 激光重熔 高锰钢 超声滚压 孪生硬化 磨损机理 中国激光
2024, 51(16): 1602201
1 大连理工大学 电气工程学院，辽宁 大连 116024
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所，四川 绵阳 621900
3 天府创新能源研究院，成都 610000
4 国网综合能源服务集团有限公司，北京 100052
全膜脉冲电容器是脉冲功率系统的重要储能单元，其寿命影响着整个系统的可靠性。在脉冲工况下，全膜脉冲电容器的失效多为突发失效，且寿命的分散性较大。为探究全膜脉冲电容器老化失效机理，开展了其寿命试验及电场与温度场的仿真。利用LTD基本放电单元（Brick）实验腔体对电容器进行寿命测试并获得失效电容器，分析了失效电容在不同故障形式下的失效原因，并利用有限元分析软件对电容器局部“电场易畸变”区域进行了电场仿真，说明上述区域存在的畸变电场是发生绝缘介质击穿的主要原因；对电容器进行温度场分析，发现电容器温度与充放电频率成正相关，温度最高点位于电容器几何中心处附近，在充放电频率较低时，电容器温升不明显，说明在较低充放电频率下，电容器绝缘介质老化以电老化为主，而非热老化。
全膜脉冲电容器 寿命试验 老化 电场畸变 失效机理 all-film pulsed capacitor life test aging electric field distortion failure mechanism 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025020
1 上海工程技术大学材料与科学工程学院，上海 201620
2 上海市激光先进制造技术协同创新中心，上海 201620
3 上海交通大学材料科学与工程学院，上海 201620
4 深圳市大族锂电智能装备有限公司，广东 深圳 518000
5 湖北亿纬动力有限公司，湖北 荆门 448000
6 阿帕奇（北京）光纤激光技术有限公司上海分公司，上海 201620
选用铝合金顶盖满焊为研究对象，定量分析了芯环功率比对熔深、熔宽的影响规律。结合熔池匙孔动态行为，阐述了可调环模激光有效抑制金属飞溅的机理。同时采用光学相干断层扫描测量技术，实时测量了匙孔深度的波动，定量评价了焊接稳定性，并获得了最佳工艺窗口。结果表明，在150 mm/s的焊接速度下，当芯环功率比为1∶2~1∶3时，匙孔深度最稳定，且飞溅率最低。研究结果为进一步提高铝合金可调环模激光焊接质量提供了理论指导和实验依据。
激光技术 激光焊接 铝合金 可调环模激光 熔深检测 飞溅机理 光学相干断层扫描 中国激光
2024, 51(12): 1202104
1 华南理工大学机械与汽车工程学院，广东 广州 510641
2 广东省科学院新材料研究所，广东 广州 510075
3 广州城市理工学院机械工程学院，广东 广州 510800
4 澳门城市大学创新设计学院，澳门 999078
5 深圳市金石三维打印科技有限公司，广东 深圳 518107
为了实现激光选区熔化（SLM）无支撑低角度成形，进而提高样件的成形效率和降低打印成本，笔者提出了一种基于加工层角度自适应下表面工艺区域的划分方法，并对该方法成形的样件的表面质量以及该方法的适用性进行了探究。结果表明：过高或者过低的能量密度都会对悬垂区域的多层成形产生负面影响，采用适熔工艺成形悬垂结构能在保证低孔隙率的同时实现多层打印。将悬垂结构进行上、下、内表面区域划分，基于向下比较层数T进行区域面积调控能够显著影响悬垂样件的可制造性和结构完整性，应用下表面工艺区域的面积越大，悬垂样件的成形性越好。对上下表面的成形机理进行了深入分析，结果显示，下表面的成形质量主要受粘粉以及熔池下陷引起的凸起的影响，而上表面除了受粘粉影响外，还主要受阶梯效应和轮廓边界熔道间隙的影响。最终，成形了不同尺寸的测试样件以及最低角度为15°的叶轮零件，证明了所提低角度成形方法的可行性。
激光技术 激光选区熔化 无支撑打印 低角度 成形机理 表面质量
1 上海海事大学物流工程学院，上海 201306
2 上海海事大学商船学院，上海 201306
3 上海良时智能科技股份有限公司，上海 201413
海洋腐蚀造成的安全隐患和经济损失是船舶领域一直关注的重点和难点，随着相关法律法规的出台，以及航运业对船舶及其锈蚀部件清洗的改进需求，使得传统除锈方法出现的低效率、低精度、不同程度的基底损坏、化学污染、资源浪费和职业危害等问题更加突出。激光除锈技术是一种非接触式的绿色除锈方法，具有高效率、低成本、可实现自动化等优点，近年来已成为船舶领域的热门研究方向。介绍了激光除锈技术的国内外研究现状，对典型的激光除锈方法和机理进行了说明，阐述了工艺参数对船用钢激光除锈时的影响、激光除锈与其他相关技术的结合应用等，展望了激光除锈技术在船舶领域实施较大规模应用的发展前景，为未来激光除锈技术在船舶领域的应用提供了一定的参考。
激光除锈 工艺参数 除锈机理 船舶领域 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0500006
1 哈尔滨工业大学（深圳）材料科学与工程学院，广东 深圳 518055
2 哈尔滨工业大学郑州研究院，河南 郑州 450046
3 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080
激光清洗碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）表面涂层一直面临着形貌破坏与基体过热的风险。为了明晰工艺参数对激光清洗CFRP飞机蒙皮表面油漆的影响规律，探究CFRP表面油漆的激光清洗机理，进行了红外纳秒激光清洗CFRP表面油漆的实验。首先利用田口正交阵列开展了不同参数下的清洗实验。随后采用信噪比（S/N）与方差分析（ANOVA）探讨了激光功率、扫描速度、搭接率与重复频率等工艺参数对油漆清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的影响。最后借助红外热成像与高速摄像技术，对激光清洗过程中的温度响应、羽流形成与消逝及漆层动态行为进行了观测。研究结果表明：搭接率是影响清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的最主要参数，扫描速度与激光功率的影响同样显著，而重复频率的影响不显著。CFRP表面油漆的激光去除机制主要以激光热效应造成的热烧蚀、气化为主。
激光技术 激光清洗 碳纤维增强复合材料 除漆机理 清洗工艺 中国激光
2024, 51(12): 1202201
1 清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室，北京 100084
2 北京邮电大学电子工程学院信息光子学与光通信全国重点实验室，北京 100876
在光纤锁模激光器中，模式相位锁定产生周期短脉冲的过程称为锁模过程，产生的脉冲在广义上被称为“光耗散孤子”。光纤锁模激光器从传统的单模光纤锁模激光器发展到了多模光纤锁模激光器，锁模机理从一维（1D）时域耗散孤子锁模发展到了（3+1）维时空耗散孤子锁模。通过深入理解耗散孤子的产生机理，有望进一步推动光纤锁模激光器在科学和应用领域的发展，为更多领域带来更多创新和可能性。首先介绍单模光纤锁模激光器中的一维时域耗散孤子锁模，探讨不同色散区域中时域耗散孤子的产生机理；随后介绍多模光纤锁模激光器中时空耗散孤子的最新研究成果，讨论模间色散的补偿方法，揭示其丰富的时空锁模机理和潜在的应用场景；最后对光纤锁模激光器的发展前景进行展望。
1 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240
2 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室，江苏 南京 210023
3 南京大学现代工程与应用工程学院，江苏 南京 210023
为了解决传统分布式光纤传感系统只针对单一变量进行测量的问题，研究人员近年来结合多种光纤传感测量机理，提出了一系列多机理融合的分布式光纤传感系统，使用同一系统实现多种参量的测量。综述了近年来多机理融合的分布式光纤传感技术，从不同散射机理相互结合的角度进行分类，介绍了不同的多机理融合的分布式光纤传感系统及其性能指标，并对其进行总结对比，最后展望了多机理融合的分布式光纤传感技术的发展前景。
传感器 光纤散射 多机理 光纤光学 光纤传感
