无锡市产品质量监督检验院, 江苏 无锡 214000
某甲烷泵壳体采用AlSi10Mg合金粉末选择性激光熔化成形, 即3D打印(three dimension printing)快速成形技术, 但在成形后发现有贯穿轮廓的层间裂纹。通过采用光谱仪及电感耦合等离子体ICP检测材料化学成分、万能试验机检测力学性能、体视显微镜分析裂纹宏观形貌、场发射扫描电镜分析断口微观形貌、材料显微镜检测裂纹处及成形件基体的金相组织, 结果表明, AlSi10Mg甲烷泵壳体激光成形件内腔表面裂纹实际为该铝合金壳体激光成形时的层间未熔合缺陷。其原因是激光振荡器不稳定导致功率过低和激光扫描速度过快。
选择性激光熔化 AlSi10Mg合金 甲烷泵壳体 开裂 金相分析 selective laser melting AlSi10Mg alloy methane pump shell cracking metallographic analysis
Author Affiliations
Abstract
1 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 中国工程物理研究院 材料研究所, 四川 绵阳 621700
High-power laser induced shocks were used to study spall fracture of polycrystalline aluminum at strain rates more than 106/s at “Shenguang-Ⅱ” laser facility.The free surface velocity histories of shock-loaded samples,150 μm thick and with initial temperature from 293 K to 873 K,were recorded using velocity interferometer system for any reflector(VISAR).From the free surface velocity profile ,spall strength and yield stress are calculated,which shows that spall strength declines while yield strength increases with initial temperature increasing.The loaded samples were recovered for metallographic analysis through Laser Scanning Confocal Microscopy.It is found that there are more micro-voids and more bigger voids near the spall plane.Meanwhile,the grain size increases with temperature slowly except the sharp change at 893K(near melting point).Besides,the fracture mechanisms change from mainly intergranular fracture to transgranular fracture with initial temperature increasing.
强激光 高应变率 层裂 速度干涉仪 金相分析 high-power laser high strain rate spall fracture velocity interferometer system metallographic analysis Collection Of theses on high power laser and plasma physics
2015, 13(1): 071006
1 中国工程物理研究院 上海激光等离子体研究所, 上海 201800
2 中国工程物理研究院 材料研究所, 四川 绵阳 621700
在神光-Ⅱ装置上利用强激光加载铝材料进行高应变率(高于106s-1)层裂实验,研究不同初始温度下高纯铝材料的动态损伤特性.采用任意反射面速度干涉仪测量样品自由面速度剖面,由自由面速度剖面计算纯铝样品层裂强度与屈服应力.结果表明:随着温度升高,材料层裂强度减小,屈服应力增大.对激光加载前后样品进行金相分析,观察不同初始温度下纯铝材料的微介观结构变化及其损伤特性.结果表明:随着温度升高,样品晶粒尺度缓慢增大,但在873 K(近熔点)时晶粒尺度急剧增加;层裂面附近小孔洞数目较多,孔洞尺寸也较大,而远离层裂面处,孔洞数目相对较少,且尺寸也较小;材料的断裂方式随温度升高由沿晶断裂为主逐渐变为穿晶断裂为主.
强激光 高应变率 层裂 速度干涉仪 金相分析 high-power laser high strain rate spall fracture velocity interferometer system metallographic analysis 强激光与粒子束
2015, 27(7): 071006
在激光塑料透射焊接理论的基础上，采用半导体激光器焊接聚碳酸酯(PC)塑料薄板，研究了激光焊接热塑性塑料的可行性。设计并确定了激光透射焊接的实验方案，包括激光器和焊接材料的选择。通过微观金相实验分析了焊接因素对焊接质量的影响。通过正交实验法研究了激光功率、焊接速度、炭黑含量对焊接质量的影响。结果表明对于聚碳酸酯材料而言，激光功率是影响焊接质量的首要因素，其次是焊接速度，最后是炭黑含量。
激光技术 激光透射焊接 热塑性塑料 焊接参数 微观金相分析 中国激光
2011, 38(11): 1103003
1 西安理工大学机仪学院, 陕西 西安 710048
2 安阳工学院机械系, 河南 安阳 455000
3 洛阳轴承研究所, 河南 洛阳 471039
40Cr钢是一种主轴常用调质钢, 具有较高的强度、韧性和塑性。调制后的主轴其硬度与耐磨性能不太理想, 高速下容易在轴颈处磨损, 影响主轴工作精度。采用不同的激光相变硬化工艺对正火态40Cr进行表面处理, 找出适合高速主轴激光相变硬化方法, 提高材料的硬度、耐磨性和抗疲劳性。经过不同工艺处理后的试样分析, 得出了以激光功率1600 W, 光斑直径7 mm, 扫描速度15 mm/s的工艺硬度、层深等相对其他试样来说最为理想, 并着重对该工艺下各层金相组织进行了研究, 测量了层深与硬度。结果表明该工艺下试件表面硬度较低, 适合高速主轴的加工与磨削, 次表层硬度最高为40Cr主轴常规调质试件硬度的2.04倍, 且耐磨性较好。
激光技术 激光相变硬化 工艺 硬度 金相分析
中国工程物理研究院,流体物理研究所,四川,绵阳,621900
通过大气环境中重复频率激光辐照45#钢样品的表面反射率测量以及回收样品的金相分析和表面能谱分析,对表面反射率变化过程进行了研究.理论计算与实验对比表明:激光最初作用于由氧化物和吸附物形成的金属表面膜层,此时有较强的吸收;随后激光起"清洗"、"抛光"作用,然后直接作用于金属原子,反射增强;温度的升高使样品的电阻率增大导致反射率降低,随着温度的升高材料表面开始氧化以及其后的正反馈过程是材料反射系数持续下降的主要原因.
重频激光 金相分析 表面能谱分析 物理化学机制
1 四川大学,建筑与环境学,院,四川,成都,610065中国工程物理研究院,结构力学研究所,四川,绵阳,621900
2 中国工程物理研究院,结构力学研究所,四川,绵阳,621900
利用扫描电镜对预应力简单结构件强激光破坏实验的部分试件残片进行了表面、断口和金相观察,分析了强激光对LY12(CZ)铝合金材料性能的影响,初步分析了热力联合加载下材料失效的原因和基本特征,为进一步分析激光破坏机理提供了细观损伤的依据.
强激光 断裂 金相分析 high power laser fracture metallograph
