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采用不同皮秒激光刻划的晶粒取向钢的形貌与磁性能
摘要： 采用532纳米和1064纳米波长超快皮秒激光进行微刻划实验，研究晶粒取向硅钢相关烧蚀行为特性及磁性能改善效果。通过三维共聚焦显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析烧蚀形貌特征与元素组成，对比烧蚀形貌解析损伤机制。利用铁损测试仪和磁畴观测仪分析动态磁滞回线、宏观磁性能参数并观察磁畴微观结构，探讨磁化行为、回线特性及磁畴细化机理。结果表明：皮秒激光刻划后晶粒取向硅钢磁畴显著细化，磁性能明显提升；532纳米超快波长激光刻划效果更优——磁畴细化程度略高，铁损降低15.73%，矫顽力下降24.42%，剩磁减少20.8%，相对磁导率提高10.3%，表面质量良好但刻划区存在高压蒸汽导致的应力损伤痕迹；1064纳米波长超快激光刻划区明显呈现热积累效应，热损伤缺陷更为常见。宏观磁性能改善主要取决于刻划表面质量及残余应力在样品中的渗透深度。
关键词： 磁畴、激光表面处理、扫描电子显微镜、铁芯损耗、磁性能、取向硅钢
更新于2025-09-23 15:21:01
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脉冲激光加工的Cr涂层Zr702薄板的表面微观结构特征与硬度
摘要： 通过电子背散射衍射、电子通道衬度成像、能谱分析和硬度测试相结合的方法，研究了激光表面处理（LST）后Cr涂层Zr702薄板的微观结构特征和硬度。结果表明：在100 W功率LST处理后，从表层到基体依次呈现三个具有不同微观结构特征的区域：熔化区（MZ）、固态相变区（SSPTZ）和基体。MZ中发生Cr表面合金化，形成大量不连续的网状ZrCr2拉维斯相。SSPTZ由未转变的α基体晶粒及其内部亚结构和细小板条马氏体组成，这类亚结构源于热应力诱导的位错运动，而马氏体板条则由脉冲激光引发的快速β→α相变形成。硬度测试显示LST能显著提升Cr涂层Zr702薄板的表面硬度（约110%），这归因于Cr固溶强化、致密第二相形成及显著的晶粒细化效应。
关键词： 电子背散射衍射、微观结构、硬度、拉夫斯相、Zr702合金薄板、激光表面处理
更新于2025-09-19 17:13:59
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铜激光处理表面的形貌与化学特性表征
摘要： 电子倍增效应和电子云已被确认为高强正粒子加速器束流质量或低温系统的主要限制因素。在用于降低表面二次电子发射率（SEY）的调理操作技术及其他表面结构化技术中，激光表面处理是一种极具前景的方法，可在大气压下对真空室铜表面进行原位处理。本研究采用平行线模式的脉冲激光照射铜材，导致表面局部烧蚀并沉积铜颗粒聚集体。欧洲核子研究中心开展的测试表明：通过构建多尺度粗糙度改变表面形貌，可借助几何效应降低SEY。但该处理表面的机械强度及粉尘产生问题尚未得到解决。本研究对表面形貌的多尺度特征进行了定性分析，采用扫描电子显微镜（SEM）、聚焦离子束（FIB）、透射电子显微镜（TEM）和能谱仪（EDS）等技术，探究激光处理表面的颗粒尺寸形貌、化学成分、金相组织及相变等特征。SEM与FIB检测显示表面形貌取决于局部激光辐照能量（尤其相对于烧蚀阈值）；TEM分析揭示了处理材料的化学成分与晶体构型，有助于识别激光改性及氧化区域。观测到多种表面结构，潜在脆弱结构被确认为烧蚀近表面再沉积的氧化物质。材料连续性与成分对生成表面形貌的机械完整性起决定作用，通过分析机械应力后提取粉尘的来源评估了生成结构的附着力。
关键词： 微观结构观察、形貌表征、激光表面处理、表面结构化
更新于2025-09-16 10:30:52
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Ti-6Al-4V钛合金激光熔覆技术研究贡献
摘要： 通过采用60 wt.% WC + 40 wt.% NiCrBSi粉末混合物的激光表面熔覆技术，在退火态Ti-6Al-4V钛合金上成功制备了耐磨涂层。使用3千瓦连续波Yb:YAG碟片激光器进行同轴激光熔覆，尝试不同激光作用时间以获得最佳力学性能条件。本研究的创新点在于：采用最短激光作用时间实现更大熔覆层厚度，同时获得优异熔覆层性能。这将降低能耗并实现预期成本节约——这对工程解决方案的成功至关重要。为获得厚实、无孔隙且无裂纹的熔覆层，设定20克/分钟的高粉末输送速率。除显微硬度和耐磨性评估外，还对熔覆试样进行了全面微观结构分析。该涂层在粘着/滑动磨损条件下呈现多梯度硬度值并具有卓越耐磨性。结果表明：当激光作用时间为0.3秒时可获得优质熔覆层，此时熔覆层显微硬度提升超过四倍，耐磨性显著改善。
关键词： 同轴激光熔覆工艺、钛合金、激光粉末熔覆、激光作用时间、显微硬度、激光表面处理、耐磨性
更新于2025-09-12 10:27:22
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被粘物挠度对激光处理胶接接头搭接剪切拉伸强度的影响
摘要： 激光表面处理被用作粘接前对粘接件的表面预处理方法，该方法显著改善了断裂模式（从混合断裂转变为内聚断裂），从而使铝合金AA7075和AA6022粘接接头的搭接剪切拉伸强度分别提高了27.5%和28.2%。然而，尽管两种接头均呈现内聚断裂模式，激光处理的AA7075接头强度仍比激光处理的AA6022接头高出约14%，这归因于激光处理的AA7075接头比AA6022接头具有更小的粘接件偏转。采用数字图像相关技术监测搭接剪切拉伸试验过程中激光处理AA7075和AA6022接头的偏转情况，并通过有限元模拟对粘接搭接剪切接头的应力进行分析。研究发现，在峰值拉伸载荷下，激光处理的AA6022接头偏转角达到6.1°，比激光处理的AA7075接头（即3.6°）大~69%，从而导致粘接区域边缘产生具有更高剥离应力（即约8 MPa）的混合应力状态，最终因粘接接头抗剥离能力低而引发过早断裂。此外，还研究了粘接件偏转减小对搭接剪切拉伸强度的影响，发现对于呈现内聚断裂模式的粘接接头，其搭接剪切拉伸强度随偏转角的减小呈线性增长。
关键词： 有限元应力分析（C），搭接剪切拉伸强度（C），激光表面处理（B），铝合金（B），被粘物挠度
更新于2025-09-12 10:27:22
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不同激光表面处理方式对AA6013-T4铝合金疲劳裂纹扩展的影响
摘要： 本研究分析了表面局部激光热处理对航空航天级1.3毫米厚AA6013-T4铝合金板材S型da/dN-ΔK曲线第二区域疲劳裂纹扩展(FCG)速率的影响，并评估了其对显微组织变化的作用。为在不改变合金力学性能的前提下提升抗疲劳裂纹扩展能力，采用Yb:光纤激光束离焦处理形成2毫米光斑直径，设置功率200瓦、扫描速度2毫米/秒。在C(T)试样上以两种方式施加两条激光线：单侧表面与双侧表面处理?；闹泄鄄斓紾uinier-Preston区、弥散相及粗大组成相，热处理后材料除保留这些析出相外还出现了β'和Q'相。激光热循环引发的显微组织变化与诱导压应力的共同作用改善了材料疲劳性能。当试样双侧表面均施加两条激光线时，裂纹扩展延缓效果达到最优。
关键词： 铝合金、微观结构、疲劳裂纹扩展、残余应力、激光表面处理
更新于2025-09-11 14:15:04
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激光束能量分布对激光表面相变硬化过程的影响；二极管激光器与Nd:YAG激光器
摘要： 本研究采用1600W高功率二极管激光器（HPDL）和700W Nd:YAG激光器对AISI 4130钢进行激光表面相变硬化（LSTH）。研究了激光束形状（HPDL的平顶分布与Nd:YAG激光器的高斯分布）对硬化区几何尺寸（深度、宽度及硬化轮廓入射角）、显微硬度（与基体钢的显微硬度偏差MHD）及硬化层中心铁素体百分比的影响。通过场发射扫描电镜和光学显微镜评估激光硬化区的微观结构。结果表明：HPDL产生的最高硬度更大且几何尺寸优于Nd:YAG激光器；其显微硬度偏差和铁素体微量相含量也高于Nd:YAG激光硬化层，这与更高的激光吸收率相关。数据显示HPDL硬化区硬度约698 HV0.1（深度1.02mm），Nd:YAG激光器为698 HV0.1（深度0.98mm）。与炉式淬火热处理（FHT）相比，二极管激光和Nd:YAG激光硬化的硬度分别是FHT的1.38倍和1.22倍。
关键词： 工业激光器，AISI 4130低合金碳钢，光束形状，激光表面处理
更新于2025-09-11 14:15:04