1 华南理工大学 电子与信息学院，广东 广州 510640
2 广东晶科电子股份有限公司，广东 广州 511458
3 中山市华南理工大学现代产业技术研究院，广东 中山 528437
深紫外LED可通过物理方式破坏病毒和细菌的结构，从而获得高效消毒的效果。相比于工艺成熟的蓝光LED，如何提高深紫外LED的封装可靠性和出光率仍是关键问题。本文采用基底预热方式微固化封装胶，结合阵列点胶方式将石英玻璃固定在镀铜围坝，制备了半无机封装的深紫外LED。该器件的输出波长为275 nm，半峰宽约为11 nm。对比传统类透明材料封装的器件，石英封装的深紫外LED有更高的出光率。在真空红墨水和氦气漏率实验中，采用本文提出的半无机封装技术的深紫外LED器件表现出高密封性。此外，在加速老化测试中，该封装器件的光衰速率在20%以内。实验结果表明，对比有机封装的深紫外LED器件，在基底预热条件下，采用阵列点胶固定石英玻璃是现阶段提高深紫外LED可靠性的一种封装方法。
深紫外LED 可靠性 出光率 基底预热 阵列点胶 DUV-LEDs reliability light output efficiency substrate preheating array dispensing 强激光与粒子束
2022, 34(8): 082203
西安建筑科技大学机电工程学院，陕西 西安 710311
为了提升激光增材制造316L不锈钢的综合性能，比较了室温、预热100 ℃和200 ℃三种条件下选区激光熔化(SLM) 316L不锈钢试样的组织、拉伸性能、冲击韧性和疲劳性能。结果表明：SLM制备的316L具有显著的各向异性。沿水平面方向和沿垂直方向取样时，试样室温冲击功分别约为轧制板材的47%和44%；室温制备SLM试样承受垂直方向载荷时的抗拉强度约为其承受水平方向载荷时的抗拉强度的81.6%。预热对致密度和冲击韧性的影响很小；预热使显微硬度和抗拉强度略微降低、延伸率略微提高，但总体上变化不显著。在所设置的试验条件下，预热对试样承受垂直方向载荷时的疲劳寿命的影响很小，但使试样承受水平方向载荷时的疲劳寿命得到明显提高。分析认为，预热后试样在疲劳试验中需要经历更多循环载荷加载次数才能达到临界裂纹尺寸。
激光技术 选区激光熔化 预热温度 力学性能 各向异性
红外与激光工程
2021, 50(7): 20200365
1 中国核动力研究设计院，四川 成都 610213
2 西南交通大学材料科学与工程学院，四川 成都 610031
激光熔覆层的组织和应力对熔覆层的裂纹控制具有重要影响，而熔覆层的组织和应力与熔覆过程中的预热温度密切相关。本文在铸钢基体表面激光熔覆铁基粉末制备了熔覆层，分析了不同预热温度下熔覆层的组织和应力分布规律。结果表明：预热温度越高，熔覆层与基体之间的元素相互作用越强；当预热温度为100 ℃时，熔覆层中的应力峰值明显降低，平行于扫描方向的残余应力峰值从室温时的594 MPa减小到442 MPa，垂直于扫描方向的残余应力峰值从室温时的579 MPa减小到383 MPa；当预热温度为200 ℃时，应力的降低效果显著减弱；当预热温度为300 ℃，与常温相比，组织应力的影响较大，导致残余应力水平显著提高。
激光技术 激光熔覆 预热温度 残余应力分布 微观组织 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0714004
1 沈阳航空航天大学机电工程学院, 辽宁 沈阳 110136
2 沈阳工程学院机械学院, 辽宁 沈阳 110136
3 航空工业沈阳飞机设计研究所, 辽宁 沈阳 110035
将基材预热至100 ℃和400 ℃,采用激光沉积制造技术制备了直接过渡TA15/GH4169复合结构,研究了预热温度对TA15/GH4169微观组织、残余应力及显微硬度的影响。结果表明:基材预热对复合结构成形质量的影响较大;基材未预热时,复合结构在界面处断裂;预热基材至400 ℃后,成形质量得到了改善,在界面处形成了厚度约为0.33 mm的过渡区;随预热温度升高,GH4169侧的残余应力明显降低;预热基材至100 ℃时,残余应力值较未预热时降低了21.59%,预热至400 ℃时,残余应力降低了33.19%;复合结构的显微硬度随预热温度升高呈轻微下降的趋势,在同一预热温度下,过渡区的显微硬度最高;预热基材至400 ℃时,过渡区硬度较TA15侧提高了91.2%。
激光技术 预热 激光沉积制造技术 TA15/GH4169 微观组织 残余应力
1 中国民航大学机场学院, 天津 300300
2 中国兵器科学研究院宁波分院, 浙江 宁波 315103
利用ANSYS有限元模拟软件,建立了激光熔凝RuT300三维实体有限元模型,考虑了激光吸收率、材料热物性参数及相变潜热的影响,通过分析不同预热温度下激光熔凝的瞬态温度场,获得预热温度对温度分布、温度梯度、冷却速率等的影响规律。结果表明,随着预热温度的增大,试样相同位置处的最高温度增大,预热温度对试样下部的温度场影响更明显;随着预热温度的增大,试样相同位置处的温度梯度减小,当距离试样上表面的深度达到约2 mm时,试样的温度梯度受预热温度的影响不明显;对试样进行预热处理可降低试样的冷却速率,冷却速率随着预热温度的增大而减小。
材料 金属 预热温度 激光熔凝 温度场 RuT300 激光与光电子学进展
2019, 56(7): 071601
为了减少激光熔覆技术中因温度梯度大而产生的熔覆层裂纹,在激光熔覆过程中采用预热基体的方法来减小温度梯度。采用ANSYS软件建立45#钢基材上激光熔覆镍基金属粉末的多道搭接温度场有限元模型,通过热电偶测温验证模型的可靠性,利用建立的有限元模型分析熔覆层在熔覆过程中熔覆层边缘的温度梯度变化规律以及基材预热温度对熔覆层温度梯度的影响。结果表明,最大温度梯度位于熔覆层与基体结合界面的边缘,使得此处成为金属熔池凝固的极端条件,导致此处极易产生裂纹；在基材预热为200℃时,可以显著降低熔覆层凝固过程中的温度梯度,温度梯度的降低越明显,越能有效地抑制裂纹产生。通过模拟与实验的结合为实际激光熔覆制造提供了切实可行的参考依据。
激光技术 预热 温度梯度 裂纹 laser technique preheat temperature gradient crack
东北大学材料科学与工程学院 材料各向异性与织构教育部重点实验室, 辽宁 沈阳110819
以Fe60合金粉末为原材料, 通过添加1%～5%的SiC形成复合合金粉末, 利用激光直接沉积技术在Q235钢表面制备SiC增强Fe60合金高耐磨涂层, 主要应用OM、SEM、EDS、XRD、显微硬度测试和摩擦磨损等分析手段对样品的组织结构及性能进行了研究。结果表明, 在优化的激光工艺参数: 功率1 700 W、扫描速度6 mm/s、送粉量8.8 g/min、搭接率30％、光斑直径4 mm×4 mm和300 ℃预热等条件下, 成功制备出了无裂纹缺陷厚度达到6 mm的Fe基合金涂层; 沉积层组织由等轴晶、枝晶、柱状晶组成, 主要由α-Fe、γ-Fe及Cr23C6、Fe2B、Cr3Si原位增强相组成; 发现在300 ℃温度下预热能够有效消除制备高C高Cr含量Fe基涂层易出现裂纹的难题; 当SiC添加量为3％时, 制备涂层具有最高的硬度达到1 072 HV, 比未添加SiC的合金涂层提高了284 HV, 具有良好的耐磨性能。
激光直接沉积 高铁刹车盘 预热 Fe60合金 耐磨涂层 laser direct deposition high speed rail brake disc preheating Fe60 alloy wear resistant coating
1 沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司焊接研究所, 辽宁 沈阳 110043
采用有限元方法模拟研究了基体预热下多道多层激光沉积修复GH4169合金温度场和残余应力的分布及变化规律。结果表明, 基体经300 ℃预热后, 修复区温度梯度明显减小; Von Mises 热应力最大降幅为13.2%, x方向热应力最大降幅为12.9%, y方向热应力最大降幅为20.1%。进行了在相同条件下激光沉积修复试验和应力测试, 残余应力模拟结果与测试结果最大误差为8.6%, 表明模拟与测试结果是基本吻合的。
激光沉积修复 局部预热 温度梯度 热应力 laser deposition repair GH4169 GH4169 local preheating temperature gradient thermal stress
