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oe1(光电查) - 科学论文

35 条数据
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  • 激光冲击强化技术在延缓激光束焊接AA6056铝合金表面疲劳裂纹中的应用

    摘要： 本研究旨在探究激光冲击喷丸技术对已存在裂纹的激光束焊接AA6056-T6对接接头疲劳性能的改善程度。采用超声检测对疲劳试验过程中的裂纹扩展进行原位（无损）监测，由此制备出表面含约1.2毫米深疲劳裂纹的焊接试样。与未含裂纹的原始焊接状态试样相比，预制裂纹试样的疲劳极限降低了20%。通过对预制裂纹试样表面实施激光冲击喷丸处理，其疲劳寿命可恢复至原始焊接状态试样的水平。本研究表明：对于可通过无损检测发现的表面裂纹焊接接头，激光冲击喷丸是极具前景的疲劳寿命恢复技术。

    关键词： 疲劳裂纹，铝合金，激光束焊接，超声裂纹尖端衍射，残余应力，激光冲击喷丸

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 6061-T6铝合金激光-TIG复合焊接接头及焊后热处理研究

    摘要： 采用激光诱导钨极惰性气体（TIG）复合焊接技术连接6061-T6铝合金。主要研究了焊接参数、固溶及时效（STA）处理对铝合金复合焊接接头显微组织和拉伸性能的影响。通过光学显微镜和透射电子显微镜分析了接头显微组织。结果表明：激光诱导电弧复合焊接热源改变了熔合区与热影响区的显微组织；STA处理有效提升了复合焊接接头软化区的力学性能，其抗拉强度与延伸率平均值分别达到286 MPa和20.5%；强化相与位错分布更为均匀，从而改善了STA处理接头的性能。

    关键词： 铝合金，激光诱导电弧复合焊接，微观组织，热处理

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 镁对铝合金激光深熔焊接飞溅行为的影响

    摘要： 激光小孔焊接过程中产生的飞溅不仅影响焊缝质量，还增加了后处理的必要性。本研究针对三种铝合金（Al99.5、AlMg3和AlMg5），探究了镁含量对飞溅行为的影响。通过同步双高速摄像系统观测飞溅行为，重建三维飞溅轨迹，并测定飞溅速度、飞行路径角度及近似飞溅尺寸等特征参数。三种合金焊接试验的平均飞溅速度介于4.1-4.6米/秒之间（沿焊接方向），平均飞行路径角度为44.8°。其中AlMg合金表现出过度飞溅现象，单次喷射事件中飞溅数量超过50个且较少发生飞溅爆炸；喷射事件特征与飞溅爆炸相似，推测体积蒸发是该现象成因。与之不同，纯铝（Al99.5）因作用机制差异呈现群体喷射现象，单次至少喷射10个飞溅颗粒。本研究中未发现飞溅速度与飞行路径角度、以及速度与近似飞溅尺寸之间存在相关性。

    关键词： 高速成像、锁孔焊接、铝合金、焊接、激光焊接、飞溅

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [美国激光学会ICALEO? 2016：第35届激光与电光应用国际会议 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 激光与电光应用国际会议 - 采用X射线相位对比法观测铝合金激光焊接中匙孔与熔池动力学

    摘要： 铝合金是一种轻质材料，常用于汽车零部件、电池、飞机等以减少温室气体排放。由于铝合金具有高导热性和对1微米波长激光的高反射率，导致其焊接性较差，长期以来人们一直在寻求高效稳定的铝合金激光焊接方法。由于焊接现象和缺陷形成机制复杂且尚未被充分理解，本研究旨在探究铝合金的激光焊接现象。为了解焊接过程中的熔池和匙孔动态，采用高速摄像机和X射线相位对比法对熔池进行了观察。与X射线吸收对比法相比，该方法能更清晰地观察到A1050铝合金激光焊接时的匙孔行为和固液界面。在较低焊接速度（0.5米/分钟）下，可观察到频繁剧烈的匙孔扩张和高气孔率；而在较高焊接速度（1米/分钟）下虽也存在高气孔率，但匙孔扩张现象几乎不可见。研究认为低速焊接时，匙孔底部的剧烈蒸发因高热输入导致匙孔行为不稳定，进而因空气吸入匙孔而形成高气孔率。评估了使用风扇的效果：无风扇时频繁出现剧烈匙孔扩张，推测是激光部分与羽流相互作用导致激光散射引发突然蒸发。观察到匙孔底部的气泡高速移动并被困在固液界面，随后通过吸收熔池中的小气泡而膨胀。所有焊接条件下均观察到匙孔底部频繁的小幅扩张，因此推测气孔形成机制与匙孔底部扩张密切相关——主要气孔在此处形成。

    关键词： X射线相位对比法、孔隙形成、铝合金、激光焊接、熔池动力学、小孔动力学

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 基于A357.0铝合金激光粉末床熔融工艺的点阵材料技术可行性

    摘要： 晶格材料是增材制造最具代表性的应用之一。增材工艺与拓扑优化之间的协同效应在实现包含实体区域、空心区域及中间过渡区的构件方面得到了充分发挥。然而，设计创新形状的潜力可能受到技术限制的制约。本文通过改变激光束直径（从而调节相对密度），研究了基于激光粉末床熔融（L-PBF）工艺的铝基晶格材料的可制造性。针对金属L-PBF工艺特有的建造现象评估了打印精度。主要发现是确定了一个可用于开发轻量化工业构件的可行性窗口：对于沿立方体棱边设置支柱的体心立方结构（BCCXYZ），当构建时垂直棱边平行于生长方向（作为最坏情况考虑），3毫米单元尺寸下相对密度为20%（相对于全致密材料铝合金A357.0）是最低边界值。此类更轻的结构即使理论上符合设备技术规格，仍会导致框架失稳。

    关键词： 增材制造、点阵结构、铝合金、激光粉末床熔融

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 铝合金水平角焊缝激光-电弧复合焊接中匙孔诱导气孔形成的建模

    摘要： 提出了一种三维瞬态模型，用于研究铝合金水平位置激光+金属惰性气体（MIG）复合角焊中熔池的动态行为。该模型能够实现坡口构型与小孔、熔滴及熔池的耦合，以及气液两相间的热质交换，可模拟复合焊接水平角接时温度分布、流体流动及小孔诱导气孔的形成过程。采用X射线无损检测技术测量了焊缝气孔率，分析了小孔行为及小孔诱导气孔的形成机理。计算结果与实验结果总体吻合良好。熔池中部始终存在顺时针涡流，小孔壁面熔融金属凸起物的形成与生长导致气泡产生，该气泡尺寸和形状会发生变化并在焊接过程中可能分裂。水平角焊时小孔易在其中部或上部发生塌陷，气泡被上部熔池边界捕获在一定程度上增加了气孔形成的可能性。小孔诱导气孔主要形成于靠近小孔底部及熔池上部熔合线区域。

    关键词： 水平角焊缝、数值分析、铝合金、混合焊接、气孔形成

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 采用激光表面熔覆技术在铝合金表面复合碳纳米管改性

    摘要： 碳纳米管（CNTs）可作为金属基复合材料的优异增强相，尤其适用于以铝或铝合金为基体的复合材料。通过激光表面熔覆（LSM）工艺对材料进行表面改性可提升硬度及其他性能，该工艺利用激光束将基体材料与合金元素或增强相添加剂共同熔化。本研究中，采用静电吸附法将多壁碳纳米管（MWCNTs）与铝粉混合，随后将混合粉末在6061铝合金基体表面进行激光熔覆。通过铝/MWCNTs与基体的共熔、稀释及再凝固过程，获得了改性基体表面。通过不同LSM参数制备的改性层采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、场发射扫描电子显微镜（FEG-SEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（RS）进行表征，并通过维氏显微硬度测试评估其力学性能。结果表明：铝粉中MWCNTs的存在提高了激光能量吸收效率，形成更深的改性层，其中Si颗粒均匀析出并提升了硬度。未检测到Al4C3相的形成，证实MWCNTs在LSM过程中未与熔融铝基体发生反应。

    关键词： 激光表面熔覆、多壁碳纳米管、铝合金

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 无需校准的元素分析与高重复频率激光烧蚀火花诱导击穿光谱相结合

    摘要： 首次采用免校准(CF)方法结合高重复频率激光烧蚀火花诱导击穿光谱(HRR LA-SIBS)实现了合金样品的元素分析。使用工作在30 kHz脉冲重复频率的紧凑型光纤激光器烧蚀样品，并通过紧凑型光纤光谱仪以非选通信号记录模式采集光谱。通过分析三个标准铝合金样品评估该技术性能，采用中值滤波法降低连续背景对原子线强度的影响。根据四条离子线的斯塔克展宽测定平均电子密度为(2.36–2.49)×101? cm?3，基于沙哈-玻尔兹曼图估算平均等离子体温度为11,800 K。验证表明该等离子体状态接近局部热力学平衡。主要元素的测量误差<0.5%，浓度>0.1%的次要元素误差<35%。实验证明CF方法结合HRR LA-SIBS可实现对铝合金样品的可靠定量元素分析。

    关键词： 免校准、激光烧蚀火花诱导击穿光谱、元素分析、铝合金、高重复频率

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 激光喷丸对铝合金疲劳强度和缺陷容限的影响

    摘要： 研究了激光喷丸（LP）对7075-T651铝合金弯曲疲劳强度的影响，并基于断裂力学讨论了经激光喷丸处理的铝合金缺陷容限。结果表明，与喷丸（SP）相比，激光喷丸能诱导更深的残余压应力。两种喷丸处理均使疲劳强度提高。根据激光喷丸和喷丸处理的应用，深度分别小于0.4毫米和0.1毫米的半圆形切口被视为无害。由于激光喷丸和喷丸处理，表观门槛应力强度因子范围ΔKth,ap分别增加了约五倍和两倍。ΔKth,ap的增加是由喷丸诱导的残余压应力所致。激光喷丸试样的北川-高桥图显示，激光喷丸提高了铝合金的缺陷容限。

    关键词： 疲劳强度、激光喷丸、残余应力、喷丸强化、缺陷容限、铝合金

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • LY2铝合金在不同接触箔片激光冲击波校平技术作用下的表面动态变形

    摘要： 本文采用激光冲击波校平技术（LSWP）对具有波纹结构的LY2铝合金表面进行处理，研究了接触膜材料对校平效果的影响。通过有限元模拟（FEM）分析了不同物理参数接触箔片作用下表面微特征的动态响应特性，并开展了实验验证。发现实验结果与有限元模拟结果高度吻合。表面微凸体的校平可降低处理试样的表面粗糙度，底部材料的隆起则能保证表面轮廓精度。结果表明：接触箔片密度越低，对微凸体的校平效果越好；接触箔片强度越高，对底部材料的隆起作用越强；高弹性模量的接触箔片也有利于底部材料鼓胀。

    关键词： 微特征、铝合金、有限元建模、表面形貌、激光冲击波、动态响应

    更新于2025-09-16 10:30:52