1 安徽建筑大学机械与电气工程学院,安徽 合肥 230601
2 工程机械智能制造重点实验室,安徽 合肥 230601
3 中国科学技术大学工程科学学院,安徽 合肥 230027
4 安徽拓宝增材制造科技有限公司,安徽 芜湖 241200
选择低成本的316L不锈钢旧粉进行选区激光熔化（SLM）成形,拟通过工艺参数优化和热处理来提高产品的性能。采用平均粒径为27.6 μm的316L不锈钢旧粉,在不同的工艺参数下制备多组试样,然后进行微观形貌观察和力学性能测试;选取成形性能较优的试样,研究不同冷却方式的热处理工艺对试样力学性能、耐蚀性以及组成相的影响。研究结果表明：激光能量密度为54 J/mm 3时,试样的成形性能（硬度、抗拉强度、延伸率等）最佳,且激光能量密度一定时,成形性能与激光功率、扫描速度密切相关;热处理后,试样表现为硬度和抗拉强度下降,延伸率和耐蚀性增大,奥氏体组织未发生转变,仅晶粒尺寸变大。使用316L不锈钢旧粉进行SLM成形时,选择适宜的成形参数与热处理方法可以使成形件具有优良的力学性能。
激光技术 选区激光熔化 316L不锈钢旧粉 激光能量密度 热处理 性能 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0114006
1 西安科技大学, 陕西 西安 710054
2 河南工学院, 河南 新乡 453003
3 中航光电科技股份有限公司, 河南 洛阳 471023
采用激光选区熔化(SLM)制备了不同激光能量密度的316L不锈钢块状试样, 利用光学显微镜(OM)和硬度仪等观察和分析316L不锈钢的显微组织与硬度。结果表明: 扫描速度大于激光功率对单道熔池宽度的影响, 其中, 当激光功率固定时, 速度越大, 熔池宽度越小; 当扫描速度固定值时, 激光功率越高, 熔池宽度越大。随着体激光能量密度增加, 相邻的熔道及上下成型层能够较好搭接, 熔池形态均匀稳定, 空隙和微孔等缺陷逐渐消除, 同时熔池断续减少, 熔池宽度逐渐由小变大, 其具体值从40.19 μm增加到108.34 μm, 不同方向的维氏硬度逐渐增大, 其中体激光能量密度在110~120 J·mm-3时, xoy、xoz、yoz面显微硬度达到最优。此外, 激光选区熔化成型316L不锈钢的硬度存在明显的各向异性。
激光选区熔化 316L不锈钢 激光能量密度 微观组织 硬度 laser selective melting 316L stainless steel laser energy density microstructure hardness
1 西安科技大学机械工程学院, 陕西 西安 710054
2 苏州中瑞智创三维科技股份有限公司, 江苏 苏州 215223
在激光旋转角度为73°,粉层厚度为30 μm的条件下,采用选区激光熔化工艺快速成形316L不锈钢,研究了体激光能量密度及成形方向对成形件组织、性能各向异性的影响。结果表明:成形方向对力学性能的影响极大,力学性能的各向异性随组织的各向异性而变;随着体激光能量密度增加,熔池表面趋于平整,x和y向成形件的晶粒生长方向单一,z向成形件的晶粒生长取向明显;当体激光能量密度为65~85 J·mm -3时,晶体生长方向与堆积方向一致,抗拉强度和断后伸长率最佳。可以利用体激光能量密度控制成形件的组织及性能。
材料 选区激光熔化 各向异性 316L不锈钢 体激光能量密度 显微组织
四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610064
从表面微结构加工需求出发, 研究了超短脉冲对金属材料的烧蚀作用。利用双温方程推导了多脉冲辐照分析模型, 分别对单脉冲及多脉冲烧蚀金属铁的温度变化规律进行了定量计算和比较。结果表明, 激光能量密度、脉冲宽度、脉冲时间间隔是影响电子/晶格温度变化规律的几个主要因素, 并最终绘制出了在不同的激光能量密度烧蚀下, 材料达到烧蚀阈值需要的脉冲个数, 以此为加工过程中的激光控制提供理论依据。
多脉冲辐照 激光能量密度 脉冲宽度 脉冲时间间隔 multi-pulse irradiation laser fluence pulse width pulse interval 红外与激光工程
2019, 48(7): 0706002
1 上海航天设备制造总厂有限公司,上海 200245
2 上海材料研究所,上海 200437
采用激光选区熔化工艺制备TC4钛合金试样,并主要研究了TC4合金微观组织的演变规律。结果表明,马氏体α′相的形貌、分布与激光能量密度密切相关,随着激光能量密度的增加,基本遵循如下演变规律: 非常细小的Z状马氏体α′相—细小的针状马氏体α′相—粗大的板条α相。能量密度的不同导致试样制备过程中热循环的差异,进而影响马氏体相的形貌与分布,这直接导致了初生、二次、三次和四次马氏体相的体积分数差异。
激光选区熔化 激光能量密度 组织演变 selective laser melting TC4 TC4 laser energy density microstructure evolution
紫外激光抛光Al2O3陶瓷可以有效地降低加工中的热影响区、防止微裂纹的产生。为了得到不同激光工艺参量(激光能量密度、扫描速率、扫描间隔)对Al2O3陶瓷抛光表面粗糙度的影响规律, 采用单因素实验方法进行了355nm紫外激光抛光Al2O3陶瓷的工艺实验, 获得了最优的工艺参量范围。结果表明, 当激光能量密度为6J/cm2、扫描间隔为2μm、扫描速率为60mm/s时, 抛光后分别获得了较小的表面粗糙度值。这一结果对获得的低粗糙度、高质量的Al2O3陶瓷抛光表面具有指导意义。
激光技术 激光抛光 激光能量密度 激光扫描速率 激光扫描间距 Al2O3陶瓷 laser technique laser polishing laser energy intensity laser scanning velocity laser scanning interval Al2O3 ceramic
河南大学 物理与电子学院 河南省光电信息材料与器件重点学科开放实验室，开封 475001
为了制备纳米硅薄膜，采用脉冲激光沉积系统, 保持靶材和衬底间距不变，在不同激光能量条件下,得到一系列纳米Si薄膜。利用喇曼散射光谱和X射线衍射谱对晶粒尺寸进行了计算和分析，取得了几组数据。结果表明，改变脉冲激光能量时，纳米Si晶粒平均尺寸均随能量的增强先增大后减小；在单脉冲能量为300mJ时制备的纳米Si晶粒平均尺寸最大，为8.58nm。这一结果对纳米硅薄膜制备的研究有积极意义。
薄膜 纳米硅晶粒 脉冲激光能量密度 Raman谱 X射线衍射谱 thin films nano-crystalline silicon pulse laser energy intensity Raman spectra X-ray diffraction spectra
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 金日成综合大学科技及实验仪器研究所, 朝鲜
讨论了激光热抛光时工件表面上的能量密度的控制原理及实时控制方法, 研制了一套激光能量密度实时控制系统。采用连续激光源和 CCD-FPGA图像处理反馈模块, 实时控制在待抛光物体上的光斑面积大小进而实现脉冲激光能量密度的恒定。利用激光抛光系统对 316L不锈钢进行实验, 分析了恒定脉冲激光能量密度的方法和研制的激光抛光系统的特性,研究表明经脉冲激光热抛光后其表面粗糙度大幅度降低, 由 292.3 nm降至 146.6 nm。
激光抛光 激光能量密度 光斑 离焦距离 laser polishing laser energy density spot focal offset
为了研究激光能量密度对尼龙12/高密度聚乙烯(HDPE)制品尺寸的影响，基于选择性激光烧结快速成型技术，利用CO2激光对尼龙12/HDPE粉体材料进行了激光烧结成型试验，并用扫描电镜分析了烧结层中尼龙12/HDPE的显微组织。结果表明，随着激光功率/扫描速率(P/v)的增加，烧结件的翘曲量逐渐增大；较佳的成型激光能量密度为P/v=0.8%，此时的翘曲量约为0.4mm。该结果对复合尼龙粉末的激光烧结的研究是有帮助的。
激光技术 选择性激光烧结 激光能量密度 翘曲量 致密度 laser technique selective laser sintering laser energy density warping sintered density
中国人民解放军63880部队博士后科研工作站,河南 洛阳 471003
实验发现,发散角为0.5mrad的激光传输10km的激光能量密度量级的估算可不考虑湍流的影响。仿真了不同发散角下的激光能量密度,发现中等湍流强度(C2n=10-14 m-2/3)下,发散角为mrad量级的激光能量密度量级的估算可不考虑大气湍流的影响,湍流的存在仅改变激光光强分布。发散角为μrad量级的激光能量密度的估算必须考虑大气湍流的影响,湍流的存在既改变激光光强分布,也对平均能量密度产生较大影响。考虑湍流时激光能量密度的估算可用84%环围能量密度近似。
发散角 大气湍流 激光能量密度 divergence angle atmospheric turbulence laser energy density
