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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
研究主题
  • 量子点
  • 光催化
  • 钙钛矿太阳能电池
  • 石墨烯
  • 光致发光
  • 太阳能电池
  • 薄膜
  • 二氧化钛
  • 染料敏化太阳能电池
  • 密度泛函理论
应用领域
  • 光电信息科学与工程
  • 材料科学与工程
  • 物理学
  • 光电信息材料与器件
  • 纳米材料与技术
  • 电气工程及其自动化
  • 电子科学与技术
  • 化学
  • 高分子材料与工程
  • 精密仪器
机构单位
  • Chinese Academy of Sciences
  • Huazhong University of Science and Technology
  • Jilin University
  • University of Electronic Science and Technology of China
  • Zhejiang University
  • Tsinghua University
  • University of Chinese Academy of Sciences
  • University of Science and Technology of China
  • Peking University
  • Shanghai Jiao Tong University
63345 条数据
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  • 亚大气压下铝合金激光焊接中匙孔与熔池流动动力学数值模拟与实验研究

    摘要： 孔隙缺陷与激光焊接过程中的小孔动态和熔体流动行为密切相关。本文建立了一种新型三维数值模型，用于描述5A06铝合金在次大气压下激光焊接时的小孔动态和熔体流动行为。通过基于汽液平衡计算和Wilson方程优化铝合金沸点及金属蒸汽射流的反冲压力，考虑了环境压力对激光焊接过程的影响。采用移动混合热源模型来描述次大气压下的激光能量分布。数值结果表明，与常压相比，次大气压下产生的小孔更宽更深且凸起较少。随着环境压力降低，小孔后壁的涡流变得不明显甚至消失。低压下小孔壁上的熔体流动速度更大。较小的沸点与熔点差导致形成更薄的小孔壁并提高了熔池稳定性。次大气压下产生的较大反冲压力使涡流减弱且熔体流动速度增强。更大的小孔开口尺寸、更高的熔体流动速度、更薄的小孔以及减弱的涡流共同降低了铝合金激光焊接中的孔隙缺陷?；谀Ｄ饨峁故玖说壤胱犹宸植?、焊缝成形和孔隙缺陷情况。对比结果表明，模拟结果与实验结果吻合良好。

    关键词： 孔隙缺陷、小孔稳定性、数值模拟、负压、熔体流动动力学、激光焊接

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 碳纤维增强复合材料（CFRP）光纤激光切割切口质量研究

    摘要： 采用2千瓦多模光纤激光器研究了碳纤维增强复合材料（CFRP）板材的激光切割工艺，重点分析了切口宽度、切口深度、基体蒸发宽度、基体回退宽度、切口锥角、基体损伤区及切割表面形貌等质量指标随激光功率、扫描速度和激光扫描道次的变化规律。通过设计大工艺窗口的系统实验，确定了影响切口宽度、深度、基体蒸发宽度和回退宽度的关键参数，并验证了光束扫描速度是抑制热损伤的主导因素。研究发现切割表面各碳纤维上均存在环状痕迹，推测为纤维径向热熔所致。增加激光扫描道次有助于形成高度熔合的平滑表面，从而有效防止纤维分层与拔出现象。通过综合对比各项切割质量指标，最终确定了最优工艺参数组合。

    关键词： 光纤激光切割、最佳工艺条件、切割质量因素、热损伤、碳纤维增强塑料（CFRP）

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 多道次混合激光-电弧焊接316L钢的微观组织与残余应力数值模拟及实验研究

    摘要： 在多层焊接中，焊道间的相互作用对整体接头性能影响显著。因此，针对316L不锈钢多层混合激光-电弧焊接开展了实验研究与热塑性分析，提出合理热源模型分别模拟混合激光-电弧焊接（HLAW）与激光束焊接（LBW）。温度场及残余应力分布的模拟结果均通过实验测量验证且吻合良好。在此基础上，结合模拟结果与冶金分析，根据温度历程对多层焊缝组织进行分区，解析了重熔区（RZ）析出羽毛状铁素体的形成机制。该羽毛状铁素体能提高焊缝层间位置的显微硬度。此外，通过模拟与X射线衍射（XRD）测量多层焊缝厚度方向的残余应力，间接揭示了重熔区晶粒尺寸及取向的变化规律。

    关键词： 残余应力、微观组织、有限元分析、混合激光-电弧焊接

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 激光金属丝沉积过程中层内自适应刀具路径生成控制程序的开发

    摘要： 最近研发的同心激光金属丝沉积（LMWD）喷头支持与沉积方向无关的金属添加工艺，从而能生成复杂路径。实验观察到该类喷头对高度偏差的敏感度高于粉末喷头，因此需要实施更精确的局部工艺控制算法。本研究开发了一种基于结构光三维扫描仪的逐层零件测量方法，通过重新计算待沉积层的轨迹来修正平均高度偏差和层内高度偏差。通过改变扫描速度调节局部高度偏差——在较低区域提高进给速率，在较高区域降低进给速率，成功修正了目标层内产生的高度差缺陷。通过应用该控制策略重建了平整层。分析表明扫描速度变化未影响零件的内部完整性，最终获得完全致密的零件。研究发现结构光测量与高度校正系统是经济高效且省时的解决方案，可集成至LMWD环境以提升工艺鲁棒性。

    关键词： 包层、同轴馈线、金属丝、增材制造、监测、激光沉积、结构光扫描、高度控制

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 基于神经网络的激光熔覆二维形貌预测

    摘要： 熔覆层二维形貌对熔覆层质量及裂纹倾向具有重要影响。利用单隐层前馈神经网络强大的非线性处理能力，建立了熔覆工艺参数与熔覆层二维形貌之间的预测模型。以熔覆参数为输入、熔覆二维形貌为输出，采用实验数据训练网络以实现输入输出的精准映射。在此基础上，运用极限学习机算法优化单隐层前馈神经网络，解决了反向传播算法中收敛速度慢、网络训练参数多及易陷入局部收敛的问题。结果表明：反向传播算法能大致反映熔覆工艺参数与熔覆层二维形貌的关系，但预测结果不稳定且误差率在10%-40%之间；采用极限学习机优化的神经网络可获得更优预测结果，误差率为10%-20%。

    关键词： 极限学习机，BP神经网络，层覆膜，形貌预测

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 基于工艺特性和经验建模的金属激光直接沉积能量效率评估

    摘要： 金属激光直接沉积（MLDD）是增材制造（AM）中的典型工艺，其通过激光逐层熔化金属粉末来构建复杂且完全致密的金属部件。然而，该工艺具有能耗高、能效低的特点。本文基于热力学物理能量转换的本质，建立了表征MLDD工艺参数与能效关系的经验模型。此外，通过添加碳化钨（WC）粉末实现了沉积层横截面轮廓的识别方法，大幅提高了测量可靠性。采用田口实验与回归辨识方法，模型相对误差小于10%。结果表明：激光功率对MLDD工艺能效具有显著影响，在最优工艺参数条件下，单道多层堆叠（SMS）工艺和多道单层搭接（MSL）工艺的能效分别提升了5.7%和50.3%。所提模型可有效用于能效评估，并为提升MLDD工艺的可持续性提供了潜在可能。

    关键词： 能效、金属激光直接沉积（MLDD）、横截面轮廓、田口实验

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 采用激光熔覆与磨削加工的正交偏置面齿轮

    摘要： 为进一步发挥面齿轮传动的优势并提升其抗粘着性能与耐磨性，提出以激光熔覆为主工艺、磨削加工为辅工艺的新型方法——即基于激光熔覆技术采用两种材料形成材料梯度，实现正交偏置面齿轮的齿面强化，随后通过五轴磨削加工完成精加工。首先根据面齿轮齿面成形原理，建立正交偏置面齿轮与齿轮刀具坐标系，推导虚拟齿轮刀具齿面方程及正交偏置面齿轮齿面方程；其次研究激光熔覆原理，搭建正交偏置面齿轮激光熔覆试验平台，通过分析熔覆层设计、面齿轮工艺参数、扫描路径选择、激光熔覆过程中的热积累及扫描位置精度控制等因素，开展偏置正交面齿轮激光熔覆实验；第三基于机床结构建立面齿轮加工坐标系，对熔覆后的面齿轮进行磨削实验；最后分析磨削后面齿轮的表面形貌与硬度，并完成轴面齿轮传动系统的台架试验验证。结果表明：经磨削后齿面精度与表面硬度显著提升，同时验证了面齿轮激光熔覆表面的精度与可行性。

    关键词： 激光熔覆、生成磨削、表面强化、五轴磨床、面齿轮

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • Ti-6Al-4V激光立体成形过程的现场测量与热力模拟

    摘要： 残余应力和变形是阻碍增材制造（AM）技术推广的两大技术难题。金属沉积过程中热循环对AM构件应力演变的影响机制尚不明确，需要更精确的原位测量数据来校准和验证相关数值模拟工具。本研究开展了激光立体成形（LSF）工艺的全耦合热力分析，同时系统性地通过实验测量不同位置的温度演化过程、变形情况以及应力应变场。记录并对比了不同工艺参数下单壁试样的热力响应与数值模型结果，获得了良好的数值-实验吻合度。敏感性分析表明：激光功率和送粉速率对AM工艺影响显著，而扫描速度的影响较弱。

    关键词： 数值模拟、激光立体成形（LSF）、热力分析、增材制造（AM）、残余应力原位测量

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 激光快速凝固法制备的纳米结构Al2O3-ZrO2共晶层的微观结构表征

    摘要： 本工作通过激光辐照快速凝固工艺，在常规烧结的Al2O3-ZrO2陶瓷表面制备出厚度约1000微米、无裂纹和孔隙的纳米结构Al2O3-ZrO2共晶表层。采用扫描电子显微镜和拉曼光谱表征了熔池形貌与微观结构，建立了熔池几何形态随激光功率和扫描速度的演变规律：低速时熔池俯视图呈圆形，高速时逐渐演变为椭圆形。激光重熔层表面发现尺寸为100-200微米的孤立Al2O3-ZrO2共晶团簇，其形成于自发形核的枝晶状ZrO2核心周围，共晶团簇相间距为190-280纳米。对数坐标下共晶间距随生长速率的变化基本符合线性关系λ=KV-0.4（二元回归分析）。根据Jackson-Hunt共晶凝固理论（JH理论）预测，共晶间距与生长速率的平方根倒数成正比，比例常数为3.32。该共晶团簇由α-Al2O3、t-ZrO2和m-ZrO2相组成，其中α-Al2O3和t-ZrO2为主导相，m-ZrO2相含量随激光扫描速度降低而增加。

    关键词： Al2O3-ZrO2纳米共晶层，激光重熔，表面纳米结构化

    更新于2025-11-28 14:24:20

  • 碳纤维增强聚合物（CFRP）激光切割的参数研究及纤维取向对切割质量的影响

    摘要： 采用2千瓦光纤激光器对碳纤维增强复合材料（CFRP）进行激光切割。研究详细分析了不同激光加工参数对CFRP切割的影响，主要选取激光功率（瓦）、扫描速度（毫米/分钟）、气体压力（巴）和占空比（%）作为工艺参数，以平均切缝宽度和热影响区（HAZ）作为输出参数。实验中沿垂直于纤维方向（90o）进行切割，并通过扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析切缝质量、基体熔化、纤维拔出及热影响区内的基体汽化现象。当参数设置为800瓦、600毫米/分钟、3巴和25%占空比时，获得最小约184微米的切缝宽度，此时对应的热影响区约为1561微米。切缝宽度与热影响区随激光功率、气体压力和占空比的增加而直接增大，但随扫描速度提升而减小。SEM图像证实该切割工艺产生的纤维边缘基本无毛刺。研究发现基体回缩和分层（纤维拔出）是CFRP激光切割过程中的主要质量缺陷。

    关键词： 纤维分层、基体熔化、热影响区、激光切割、纤维固结、切缝宽度、碳纤维增强复合材料

    更新于2025-11-28 14:24:20