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中国激光 2009年第12期杂志 文档列表

中国激光杂志激光微纳制造

Diffractive Multi-beam Ultra-fast Laser Micro-processing Using a Spatial Light Modulator（Invited Paper）3093-3115

Laser Assisted Fabrication for Controlled Single-Walled Carbon Nanotube Synthesis and Processing（ Invited Paper）3125-3132

Ti-6Al-4V合金表面微纳米结构的超快激光制备及其反射光谱响应3133-3137

摘要：利用单束飞秒激光直接烧蚀技术在钛合金Ti-6Al-4V表面上大面积制备一致的微纳米结构,实现了金属表面光学性质的极大改变。在不同加工参数下获得了3类不同的特征表面结构,如亚微米波纹结构、波纹覆盖的微凸起结构以及多孔结构,并且这3类表面结构特征分别对应着不同的视觉效果,使得钛合金表面分别展现出“彩色”、“蓝色”和“黑色”。初步探讨了不同表面结构特征的形成原因,以及该结构在改变金属表面光学性质中的作用。

355nm紫外激光加工柔性线路板盲孔的研究3143-3148

摘要：采用输出功率10 W的355 nm紫外激光器对4层柔性线路板（FPC）进行了盲孔加工实验。分析了紫外激光与铜箔和聚酰亚胺（PI）相互作用的过程和机理,并模拟出在一定条件下紫外激光与聚酰亚胺和铜箔相互作用时的单脉冲刻蚀深度。研究了不同加工方式对加工质量的影响,得到优化工艺参数为：第一次采用加工功率3.9 W,频率80 kHz,第二次将加工功率降到1.4 W,其他参数不变,此时加工盲孔的效果最为理想,重铸层粗糙度为0.88966 μm,孔底粗糙度为1.063 μm。给出了孔底表面的扫描电镜（SEM）图和针式台阶仪测量的盲孔底面三维轮廓及切面二维轮廓图。

中国激光杂志激光焊接

Interpretation of Laser Weld Penetration and Welding Phenomena （Invited Paper）3160-3166

低功率YAG激光-熔化极气体弧焊复合焊接电弧等离子体行为研究3167-3173

摘要：采用高速摄像机、电流电压采集仪及光谱分析仪分别研究低功率YAG激光-熔化极气体弧焊（GMAW）复合焊接过程中的电弧形态、电压特点及局部电子温度、密度变化。在此基础上,运用等离子体热力学平衡理论分析复合焊接电弧等离子体的行为特征。试验表明,低功率YAG激光吸引、压缩GMAW电弧,提高电弧局部区域的电子温度至（15400±900） K,电子密度至（1.265±0.101）×10^17cm^-3,降低了GMAW热源输出电压,促进了焊接电弧等离子体局部热力学平衡（LTE）的建立。

高功率CO2激光焊接管线钢接头的组织与性能3174-3178

摘要：焊接是管线建设的关键技术之一,随着我国管线钢的快速发展,越来越需要匹配的焊接技术来满足管线的建设。分析了激光焊在管道焊接中的优缺点,并采用高功率激光焊接设备,对板厚为16 mm的X52管线钢进行焊接,X射线探伤检测焊缝无裂纹,采用光学显微镜分析了焊接接头的焊缝结晶特性和微观组织。根据美国石油学会标准API SPEC 5L管线钢规范,对焊接接头进行了力学性能试验。结果表明：焊接接头的抗拉强度达480 MPa,断于母材;180°接头弯曲未出现裂纹;-20 ℃焊缝金属冲击韧性CVN=279 J,熔合区冲击韧性CVN=282 J,热影响区冲击韧性CVN=212 J,焊接接头的最大硬度分布在焊缝下部,为270 HV左右。研究表明,各项性能均满足管线钢焊接的要求。

中国激光杂志激光快速成形制造

Materials and Process Aspects of Selective Laser Melting of Metals and Metal Matrix Composites： A Review Invited Paper）3192-3203

大型钛合金结构件激光直接制造的进展与挑战（邀请论文）3204-3209

摘要：简要介绍大型钛合金结构件激光直接制造的技术特点及其在航空航天等工业装备中的应用前景,重点报道大型钛合金结构件激光直接成形制造工艺、内部质量控制和应用研究进展。深入评述大型钛合金结构件激光直接成形制造技术发展面临的问题及其热物理、熔池非平衡冶金动力学、内部组织快速凝固和内部缺陷控制的复杂性。指出零件“变形和开裂”预防和“内部质量”控制是目前制约该技术发展和应用的关键“瓶颈难题”,只有加强对零件“内应力演化规律与变形开裂行为”及“凝固组织形成规律及内部缺陷形成机理”等基础问题的研究和认识,才能有效解决上述瓶颈难题。

Ti-6Al-4V合金激光立体成形沉积态的平面应变断裂韧度3210-3214

摘要：采用激光立体成形（LSF）技术制备了Ti-6Al-4V平面应变断裂韧度（KIC）试样。沿沉积高度方向,沉积态组织呈现典型的β晶粒外延生长特性,β晶粒的平均宽度约为100-400 μm,长度可达若干厘米,β晶粒内由细密的针状α及α＋β板条组成。Ti-6Al-4V激光立体成形沉积态试样的KIC≥52.6 MPa·m1/2,达到锻件标准要求,不过,由于沉积态的组织特征,KIC具有典型的各向异性,与拉伸性能所表现的各向异性一致。β晶内细密α＋β编织的魏氏组织的抗裂纹扩展能力较强,使得裂纹扩展对β晶界非常敏感。当裂纹扩展面垂直于β晶界时,KIC最高;在裂纹沿β晶界扩展的情况下,单位面积内的晶界长度越长越曲折,则KIC越高。裂纹扩展方向与β晶界的夹角（0-90°）越大,β晶粒越细小,裂纹扩展越困难。

激光熔化沉积TA12钛合金的组织及性能3215-3219

摘要：在保护气氛下,通过激光熔化同轴输送的TA12钛合金粉末,在TA15钛合金基体上逐层沉积制备出TA12钛合金薄壁样,分析了所沉积材料的微观组织、相组成及力学性能。结果表明,激光熔化沉积的TA12钛合金的内部组织致密,沉积材料与基体为完全冶金结合;激光熔化沉积TA12钛合金为等轴晶组织,晶粒内部为不同取向的细小片层α相与少量β相组成的网篮状魏氏组织,随着激光功率的增加,原始β-Ti晶粒的尺寸稍许增大;沉积状态下沿激光扫描运动方向室温及550 ℃高温下的拉伸强度均达到了退火棒材的要求。

中国激光杂志简讯

1000W全光纤激光器3219-3219

摘要：由于具有效率高、稳定性好、光束质量好、结构紧凑、免维护等特点，光纤激光器在工业加工、医疗和国防等领域得到了广泛应用。随着双包层光纤的出现以及二极管抽运技术的不断成熟，光纤激光器的输出功率不断取得新的成绩，国外数家公司已经实现千瓦级光纤激光器的商品化，今年6月，IPG Photonics报道成功研制出万瓦级光纤激光器。近年来，我国的光纤激光器研究也取得了较快的发展，

中国激光杂志激光快速成形制造

金属激光立体成形热应力场参数化有限元模型3226-3232

摘要：针对金属材料的激光立体成形 （MLSF）工艺,利用大型有限元分析工具Ansys的二次开发语言APDL,开发了成形过程温度场、应力场的参数化有限元模型。该模型综合考虑了随温度变化的材料非线性、高斯激光能量分布、对流/辐射换热边界条件、相变以及自由变形约束等一系列问题。通过使用过渡网格划分技术,在提高计算精度的基础上,大幅减少了单元数目,从而实现了金属激光立体成形过程的整体建模。采用移动热源和单元生死技术,对激光成形过程热应力场进行了有效仿真,在准确计算温度场演化规律的基础上,揭示了塑性压缩区、塑性拉伸区、卸载区等热应力场产生的原因。使用该参数化模型便于研究金属激光立体成形工艺条件、不同材料等对成形过程热应力场的影响。

中国激光杂志激光熔覆

Laser Repair of Steam Turbine Blades（Invited Paper）3240-3244

Developing New Applications Based on Laser Additive Manufacturing of WC Cermets and WC Forming Alloys （Invited Paper）3245-3250

激光熔覆法的孔隙现象研究（邀请论文）3251-3255

摘要：探讨了加工参数对激光熔覆孔隙率的影响。在实验上运用激光熔覆法对烧结件进行堆栈加工,探讨激光功率对熔覆后试件孔隙率的影响。在数值分析方面,以自行编写的数值分析程序,分析激光熔覆过程中因粉末温度产生的表面能差异对孔隙率的影响,比较计算与实验测量结果,发现具有一致性。旨在说明激光功率引发的表面能差异将对熔覆试件孔隙率造成影响,所得到的实验及数值分析结果可为后续研究提供依据。

高功率半导体激光熔覆絮状WC-Ni基超硬复合材料3262-3266

摘要：高功率半导体激光器（HPDL）是新型先进装备,且体积小、电光转换效率高,在材料制备和加工方面具有良好的发展前景。使用3 kW高功率半导体激光设备,采用同步送粉的方式,在304不锈钢基体上制备絮状WC-Ni基超硬复合材料,获得了与基体冶金结合且无气孔和裂纹等缺陷的熔覆层。使用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）对激光熔覆层进行组织、成分及物相表征。研究结果表明,采用半导体激光进行熔覆可获得WC较高质量分数（60%）且稀释率很低的WC-Ni超硬复合材料。激光熔覆WC-Ni基超硬复合材料的组织主要是γ-Ni,WC,W2C,Ni3B,CrB2等物相组成。激光熔覆层的硬度不均匀,其平均值为HV 1100,远高于基体硬度HV 350,过渡区处硬度呈很窄的梯度分布。

激光熔覆原位生成硬质陶瓷颗粒钴基复合涂层3277-3281

摘要：利用横流CO2激光器在钛合金表面制备出原位自生TiB体系陶瓷增强Co基复合涂层,以改善材料表面的综合性能。分析表明,涂层中存在β-Ti,γ-Co,TiB和TiB2陶瓷硬质颗粒相,以及CO2Ti硬质相。利用扫描电镜（SEM）,电子探针微区分析（EPMA）对涂层微区组织结构进行研究。结果表明,涂层中原位生成的TiB2和TiB陶瓷颗粒相均匀分布在γ-Co基合金涂层中。随着Ti,B含量的增加,激光熔覆原位生成物的组织形态发生相应的变化,熔覆区组织由细小分散的片状和块状转变为柱状枝晶组织,取向规则,分布均匀。通过摩擦磨损实验对涂层的耐磨性进行评价,发现激光熔覆后涂层磨损量仅为基体材料的1/10左右,耐磨性得到显著改善。