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激光焊接过程中磁场诱导的部分穿透向完全穿透的演变及其机理
摘要： 研究了磁场辅助激光焊接Ti-6Al-4V接头的几何形貌与抗拉强度。由于磁场对焊接过程中熔池流动行为的影响，焊缝熔深从4.27毫米（部分熔透）增至5.00毫米（完全熔透），且焊缝截面曲率减小，从而提高了焊缝抗拉强度。熔合区面积扩大，在磁场强度为90毫特斯拉时达到最大53.4%的增幅。熔深增加与熔合区面积扩大表明：施加磁场能提升激光对接焊过程中的能量利用率。本文探讨了磁场诱导熔深变化的机理，该研究为采用低功率激光焊接获得全熔透接头提供了新的节能方法。
关键词： 磁场辅助激光焊接、抗拉强度、能量利用率、Ti-6Al-4V、焊缝几何形状
更新于2025-11-28 14:24:20
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构建方向对选择性激光熔化Ti-6Al-4V用于可摘局部义齿卡环的微观结构和性能的影响
摘要： 问题陈述：选择性激光熔融（SLM）制备的Ti-6Al-4V合金已用于可摘局部义齿，但其构建方向的影响尚不明确。 研究目的：本体外实验旨在比较不同构建方向的SLM Ti-6Al-4V卡环与铸造Ti-6Al-4V卡环的微观结构及性能差异。 材料与方法：采用SLM技术以三种构建方向（SLM0、SLM45和SLM90）及铸造法（CAST对照组）制作48个Ti-6Al-4V卡环。通过金相显微镜和共聚焦激光扫描显微镜观察微观结构，测量卡环适合性及表面粗糙度并评估物理性能。采用有限元分析计算卡环的冯·米塞斯应力值。所有样本在人工唾液中模拟5年临床使用进行摘戴测试，随后通过三点弯曲试验分析卡环臂断裂面（扫描电镜观察）。所有数据均进行统计学分析（α=0.05）。 结果：Ti-6Al-4V样本呈现α+β双相混合组织，β晶粒生长方向近似平行于构建方向，β晶粒间分布针状α晶粒。SLM0和SLM45的表面粗糙度显著高于SLM90，其适合性虽不及SLM90但优于铸造组（P<0.05）。有限元分析显示最大冯·米塞斯应力位于固位臂中部，0.50mm倒凹卡环的应力值远低于弹性极限。SLM90卡环的固位力衰减幅度小于铸造组（P<0.05）。铸造卡环呈脆性断裂，而所有SLM卡环均为韧性断裂。 结论：SLM Ti-6Al-4V的微观结构通过改变材料各向异性影响卡环性能。测试组中SLM90卡环具有最佳适合性、最低表面粗糙度及最优抗疲劳性能，且能就位0.50mm倒凹。
关键词： 选择性激光熔化、Ti-6Al-4V、构建方向、可摘局部义齿卡环、性能、微观结构
更新于2025-11-21 11:08:12
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Nd:YAG激光表面处理对干摩擦条件下冷喷涂Ti-6Al-4V涂层与100Cr6钢配副摩擦学性能的影响
摘要： 采用50-200 W不同激光功率对冷喷涂Ti-6Al-4V（Ti64）涂层表面进行激光辐照，研究Nd:YAG激光表面处理对其摩擦学性能的影响。由于涂层表面与室温间温差增大导致冷却速率加快，激光处理后Ti64涂层的硬度随激光功率升高而增加。在室温干摩擦条件下与100Cr6钢球对磨时，激光处理涂层的磨损量随激光功率增加而降低，这归因于表面硬度提升带来的耐磨性增强。研究表明，相比未处理涂层，冷喷涂Ti64涂层的激光表面处理显著提高了其表面耐磨性。
关键词： Ti-6Al-4V，激光功率，硬度，磨损，激光表面熔覆，冷喷涂
更新于2025-09-23 15:23:52
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硅涂层对钛铝合金激光焊接界面微观结构的影响
摘要： 异种金属接头中常见的一个现象是连接界面区域存在脆性化合物。通过在连接界面引入中间层（如硅），可以减少这些脆性相——硅能抑制钛与铝合金连接过程中Al3Ti和AlTi3相的形成。本研究采用Yb:光纤激光器进行钛铝合金连接，预先通过直流磁控溅射在钛合金界面沉积硅膜。保持对接条件恒定：激光平均功率、工艺速度及沿铝合金连接界面的光束定位参数（分别为1200 W、3.0 m/min和0.3 mm）。通过光学显微镜和电子显微镜对截面接头进行金相分析。当熔融铝合金润湿固态钛合金时，连接界面会形成更薄的化合物层。对接头界面的EDS线扫描显示：以硅作为中间层时化合物层厚度减小，平均值为3 μm——相比无硅工艺的连接，其厚度可减薄至五分之一。
关键词： AA6013、Ti-6Al-4V、异种金属、连接工艺
更新于2025-09-23 15:22:29
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直接金属激光烧结中表面粗糙度与致密化的关联
摘要： 金属增材制造（AM）技术（如直接金属激光烧结DMLS）的日益广泛应用，要求我们深入理解如何确定最佳DMLS工艺参数以实现目标性能（如降低缺陷密度和/或获得理想表面特性）。为此，开发快速、经济且能评估零件质量的简易策略至关重要。本研究通过关联AM成型零件的面内表面粗糙度与DMLS工艺参数及致密度，实现了通过表面粗糙度测量快速准确间接测定AM零件致密度的目标。研究采用两组DMLS工艺参数和一个几何参数，制备了150余个参数各异的矩形立方体试样（全部使用DMLS常用钛合金Ti-6Al-4V粉末）。首先为所有试样定义并测量两个线粗糙度参数，分析其与DMLS及几何参数的关联性；其次测定所有试样的致密度并展示其与DMLS工艺参数的相关性；最后系统分析了线粗糙度参数与致密度之间观测到的关联规律。
关键词： Ti-6Al-4V，表面粗糙度，致密化，工艺参数，金属增材制造
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光金属沉积与锻造Ti-6Al-4V合金的对比研究：单轴力学响应与振动疲劳特性
摘要： 本文对激光熔覆沉积（LMD）与锻造Ti-6Al-4V合金的力学性能进行了对比研究，重点考察了不同应变率下的单轴压缩、拉伸和剪切响应，以及频率为45-50Hz的振动疲劳行为。通过对初始微观组织和断口的显微观察，揭示了LMD试样相比锻造试样具有更低单轴强度、更短疲劳寿命以及更大的疲劳寿命与断裂位置分散性的机理。LMD试样内部的初始孔隙缺陷易形成应力集中区，进而诱发疲劳裂纹。柱状β晶粒导致LMD试样疲劳寿命和裂纹扩展呈现各向异性。
关键词： 断裂分析、激光金属沉积、振动疲劳、初始缺陷、Ti-6Al-4V
更新于2025-09-23 15:21:01
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选择性激光熔化过程中扫描策略对增材制造Ti-6Al-4V表面形貌、孔隙率和显微组织的影响
摘要： 研究了选择性激光熔化（SLM）Ti-6Al-4V过程中扫描策略的影响。将优化的蜂窝状扫描策略（岛状扫描建模）与简单蜂窝状扫描策略（岛状扫描条纹）及简单的反向平行线扫描策略（线扫描）进行对比。通过光学三维（3D）表面测量研究表面纹理，结合光学显微镜（LOM）观察发现构建过程中的热应力会导致形变。边缘效应造成的凸起边缘主导了所有试样的表面纹理。扫描策略决定表面纹理，其中线扫描策略获得的表面粗糙度最低。采用X射线计算机断层扫描成像研究孔隙率，线扫描和岛状扫描建模试样主要呈现球形孔隙，而岛状扫描条纹策略显示出更多未熔合缺陷且总孔隙量更高。通过LOM和扫描电子显微镜（SEM）研究微观结构，Ti-6Al-4V的微观结构主要为马氏体α'和先前的β晶粒。不同扫描策略的形态各异，在岛状扫描试样底部观察到α'分解为层状α/β的现象，相应地该试样分解区域的硬度降低。
关键词： 扫描策略、孔隙率、表面形貌、选区激光熔化、粉末床熔融、微观结构、SLM、Ti-6Al-4V
更新于2025-09-23 15:21:01
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选择性激光熔化Ti-6Al-4V合金变形行为随工艺参数变化的预测
摘要： 近期研究表明，采用增材制造（AM）方法生产的钛合金力学性能对AM工艺参数十分敏感。力学阈值应力（MTS）模型虽能预测材料的流动应力行为，但该模型所需参数会受到AM工艺参数所形成微观结构的影响。为探究AM工艺参数与MTS参数间的关联，本研究分析了工艺参数对选区激光熔化（SLM）Ti-6Al-4V试样力学性能的影响。鉴于MTS模型对微观结构敏感，仅选取近全致密试样进行研究。
关键词： 选择性激光方法，Ti-6Al-4V，变形行为，增材制造
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用激光熔覆工艺在Ti-6Al-4V基体上制备SS420微米层的微观结构与磨损行为
摘要： 由于具有优异性能，Ti-6Al-4V是汽车、航空航天、生物医学和海洋领域常用材料。然而，其较差的摩擦学性能限制了应用。本研究采用大功率Yb:YAG圆盘激光器在Ti-6Al-4V基材上熔覆不锈钢420合金粉末，随后评估熔覆表面的新相形成、硬度变化及耐磨性能提升情况，并研究了不同磨损机制及其对应平均粗糙度。结果表明：激光熔覆试样显微硬度达613HV（基材为303HV），其磨损率较未熔覆试样显著降低。主要磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损，熔覆磨损表面的粗糙度低于基材。
关键词： 磨损机制、微观结构、Ti-6Al-4V、粗糙度、激光熔覆、SS420
更新于2025-09-23 15:19:57
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热处理对采用钛合金Ti-6Al-4V进行直接激光沉积制造产品显微组织的影响
摘要： 钛合金Ti-6Al-4V是航空航天工业中的重要合金。直接激光沉积（DLD）技术能利用该合金制造复杂几何形状的产品，其质量不低于传统方法。先前研究发现，该合金产品的组织结构不符合指定要求，需进行热处理。本研究采用不同工艺参数（包括时间和温度变化）对样品进行退火处理，并分析了产品微观结构。结果表明：在600-650°C退火温度下，组织呈现异质性，β相晶粒仍保持独立存在；当退火温度升至750-900°C时，原始β晶粒界限逐渐模糊。研究发现亚稳态α'相板条长度随温度升高而减小，且其厚度方向收缩更显著。随着晶界迁移时间延长，组织逐渐均匀化。热处理后试样的显微硬度略有下降，维持在300-400 HV0.5范围内。
关键词： 直接激光沉积、直接金属沉积、微观结构、增材制造、Ti-6Al-4V、热处理
更新于2025-09-23 15:19:57