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超短脉冲激光微孔加工(下)——实验探索 预览
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作者 赵万芹 梅雪松 王文君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期129-140,共12页
自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。与其它加工技术相比,超短脉冲激光微孔加工突破了对尺度和材料的限制,并具有高精度和自动化等优点。主要论述了超短脉... 自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。与其它加工技术相比,超短脉冲激光微孔加工突破了对尺度和材料的限制,并具有高精度和自动化等优点。主要论述了超短脉冲激光微孔加工的优势,如'冷'加工、突破衍射极限的低微米及纳米量级的加工等。介绍了超短脉冲激光微孔加工中的三个经典模型,包括孔径和阈值关系模型、多脉冲累积模型和单脉冲烧蚀深度模型。简述了超短脉冲激光微孔加工的实验研究现状,并给出了存在的问题和展望。 展开更多
关键词 超短脉冲激光 微孔加工 经典模型 实验探索
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超短脉冲激光微孔加工(上)——理论研究 预览
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作者 赵万芹 梅雪松 王文君 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期140-148,共9页
自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。为了进一步优化超短脉冲激光的微加工,理论研究必不可少。主要论述了超短脉冲激光与不同类型材料之间的相互作用机制... 自20世纪60年代激光器被发明以来,其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级,使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。为了进一步优化超短脉冲激光的微加工,理论研究必不可少。主要论述了超短脉冲激光与不同类型材料之间的相互作用机制。简述了超短脉冲激光微孔加工中的典型物理特性,如等离子体效应、自聚焦和光丝效应及锥形辐射等。分析了超短脉冲激光微孔加工的理论研究现状,并得出了目前理论研究中存在的问题。 展开更多
关键词 超短脉冲激光 微孔加工 机制 物理特性
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6005铝合金CMT焊接接头微观组织与力学性能研究
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作者 王远 杨尚磊 +2 位作者 郑永佳 俞志平 李宝明 《热加工工艺》 北大核心 2019年第13期19-21,25共4页
对6005铝合金采用CMT (cold metal transfer)技术进行机器人焊接,采用SEM观察焊接接头组织,采用维氏硬度计和Zwick拉伸试验机分析焊接接头的硬度和拉伸性能。结果表明:母材显微组织为α(Al)固溶体和AlFeSi相。熔合区组织为平面晶,焊缝... 对6005铝合金采用CMT (cold metal transfer)技术进行机器人焊接,采用SEM观察焊接接头组织,采用维氏硬度计和Zwick拉伸试验机分析焊接接头的硬度和拉伸性能。结果表明:母材显微组织为α(Al)固溶体和AlFeSi相。熔合区组织为平面晶,焊缝区存在偏析现象和α(Al)-Mg2Si共晶体,并且AlFeSi相在焊缝区发生回溶。焊接接头硬度比母材低,焊缝区最大硬度为83HV。热影响区存在长度约为3.5mm的软化区,软化区最低硬度为63.6HV,主要是因为该区域的组织发生了过时效。去除余高试样的抗拉强度为206MPa,伸长率为7.4%,未去除余高试样的抗拉强度为210MPa,伸长率为6.6%。拉伸断口韧窝底部脱溶析出Mg2Si相,断口为明显的塑性断裂特征,并且拉伸断裂发生在软化区。 展开更多
关键词 6005铝合金 CMT 显微组织 软化区
TC4表面激光熔覆原位合成Ti3SiC2/Ni基涂层的组织与耐磨性能 预览
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作者 秦阳 闫华 +3 位作者 高秋实 张培磊 郭加龙 陈正飞 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2019年第4期34-40,85共8页
为研究Ti3SiC2/Ni基涂层对钛合金表面组织及耐磨性能的影响,以Ti-Si-C混合粉末和Ni基复合粉末为原料,在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)表面激光熔覆原位合成了不同Ni含量的Ti3SiC2/Ni基涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS... 为研究Ti3SiC2/Ni基涂层对钛合金表面组织及耐磨性能的影响,以Ti-Si-C混合粉末和Ni基复合粉末为原料,在Ti-6Al-4V钛合金(TC4)表面激光熔覆原位合成了不同Ni含量的Ti3SiC2/Ni基涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等表征分析了涂层显微组织和物相组成,并在室温环境条件下测试其摩擦磨损性能。结果表明,涂层中主要形成树枝状TiC、Ti3SiC2/α-Ti共晶组织和γ-Ni相及钛镍间金属化合物。1^#(30%Ni+70%Ti-Si-C)、2^#(50%Ni+50%Ti-Si-C)和3^#涂层(70%Ni+30%Ti-Si-C)的平均显微硬度分别为801.6、942.3、851.4HV0.1,约是基体(360HV0.1)的2.3~2.6倍;1^#、2^#和3^#涂层的磨损量分别10.4、6.2和9.4mg,均小于基体的磨损量(11.8mg)。其中Ni含量为50%的2#涂层硬度最高且磨损量最少,表现出良好的耐磨性。 展开更多
关键词 钛合金 激光熔覆 原位合成 TI3SIC2 耐磨性
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3D打印技术在膝关节置换中的应用研究 预览
5
作者 张震 董万鹏 +3 位作者 董跃福 王傲寒 牟志芳 王兵 《现代中西医结合杂志》 CAS 2019年第22期2504-2508,共5页
随着以计算机和机器人为代表的信息技术的快速发展,外科手术已进入由生物学、信息学、物理学相互融合的生物智能时代,微创和术前计算机辅助必然成为外科手术发展的趋势[1]。骨骼作为人体的支架,担负着支持、承重、造血的功能,是人体运... 随着以计算机和机器人为代表的信息技术的快速发展,外科手术已进入由生物学、信息学、物理学相互融合的生物智能时代,微创和术前计算机辅助必然成为外科手术发展的趋势[1]。骨骼作为人体的支架,担负着支持、承重、造血的功能,是人体运动功能的重要器官,膝关节是人体重要的承重关节,其结构复杂[2]。骨关节炎是一种以关节软骨退化伴随骨增生性改变的常见疾病[3]。在中老年群体中,膝关节炎(knee osteoarthritis,KOA)发病率较高,常伴随骨质疏松、严重骨赘、软骨磨损等症状。 展开更多
关键词 膝关节 3D打印 骨模型 膝关节置换 仿真骨
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铜-铝异种箔片纳秒激光扫描点焊成形及组织特征
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作者 吴希 张培磊 +3 位作者 唐满 李明川 于治水 李绍伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期67-74,共8页
利用纳秒脉冲激光及光学振镜系统,对T2铜及1060铝合金箔片进行螺旋形点焊,分析不同搭接组合形式下的焊点成形及组织特征。结果表明:当搭接组合形式为铝上铜下时,铝侧金属完全熔化,部分区域中铝侵入铜母材形成"V"型微小焊缝;... 利用纳秒脉冲激光及光学振镜系统,对T2铜及1060铝合金箔片进行螺旋形点焊,分析不同搭接组合形式下的焊点成形及组织特征。结果表明:当搭接组合形式为铝上铜下时,铝侧金属完全熔化,部分区域中铝侵入铜母材形成"V"型微小焊缝;当搭接组合形式为铜上铝下时,焊缝由具有较大深宽比的微小焊缝组成。两种搭接组合形式下,焊缝的组织中形成了γ2-Cu9Al4区域、过共晶组织区、共晶组织区及亚共晶组织区。接头界面处的CuAl2金属间化合物层较薄,并未发现明显的微观裂纹,接头的脆性可显著改善。 展开更多
关键词 激光技术 铜-铝箔片 纳秒激光 焊缝成形 组织
增材制造钛合金微观组织及性能研究进展 预览
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作者 张世凯 马盼 +4 位作者 柯林达 马永超 赵健 于治水 杨尚磊 《轻工机械》 CAS 2019年第2期1-5,共5页
随着增材制造技术的不断进步,增材制造能够快速成型精密复杂的结构部件。为了使增材制造Ti6Al4V合金能够更好地被应用,国内外学者研究了基板预热、激光功率、扫描速率以及后续的处理等多种因素对于增材制造Ti6Al4V合金微观组织和力学性... 随着增材制造技术的不断进步,增材制造能够快速成型精密复杂的结构部件。为了使增材制造Ti6Al4V合金能够更好地被应用,国内外学者研究了基板预热、激光功率、扫描速率以及后续的处理等多种因素对于增材制造Ti6Al4V合金微观组织和力学性能的影响,发现选择适当的工艺参数及后处理能够提高其综合力学性能。目前,增材制造钛合金在微观结构上还存在一定的缺陷,结构件内的微小气孔以及未融化颗粒等因素阻碍着其力学性能的提高。未来在解决组织缺陷的同时,增材制造钛合金构件的应用也将是今后研究工作方向之一。 展开更多
关键词 增材制造 TI6AL4V合金 基板预热 激光功率 扫描速率 微小气孔 未融化颗粒
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亚微米TiC/B4C颗粒对激光熔覆Stellite涂层组织及性能影响
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作者 何珊珊 于治水 +3 位作者 张培磊 李明川 闫华 李绍伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期93-99,共7页
通过激光熔覆在304不锈钢表面制备了Stellite 12涂层,研究了添加不同质量分数的Ti/B4C对Stellite 12涂层组织及性能的影响,分析了涂层组织的生长,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能。研究结果表明,Stellite 12涂层主要由面心立方的γ-Co与... 通过激光熔覆在304不锈钢表面制备了Stellite 12涂层,研究了添加不同质量分数的Ti/B4C对Stellite 12涂层组织及性能的影响,分析了涂层组织的生长,测试了涂层的显微硬度及耐磨性能。研究结果表明,Stellite 12涂层主要由面心立方的γ-Co与Cr7C3相组成。随着Ti/B4C的添加,涂层原位合成了TiC亚微米颗粒相。残存的B4C作为异质形核点,形成了亚微米结构TiC/B4C强化相,且颗粒尺寸逐渐减小。TiC/B4C颗粒对涂层晶粒有细化作用。涂层显微硬度随着添加Ti/B4C的质量分数的增加逐渐增大,最高为624 HV。涂层耐磨性能随添加的Ti/B4C质量分数的增加逐渐增强。 展开更多
关键词 激光技术 激光熔覆 Stellite复合涂层 亚微米TiC/B4C 耐磨性
激光熔覆Ni-Ti-Si合金的组织及微观力学性能
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作者 李明川 张培磊 +3 位作者 于治水 闫华 叶欣 李绍伟 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1225-1230,共6页
采用激光熔覆技术在铜表面制备了55Ni-35Ti-10Si (at%)合金熔覆层,熔覆层呈现上、下两层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)分析合金熔覆层的组织。结果表明,熔覆层上层组织为树枝晶,组成相为... 采用激光熔覆技术在铜表面制备了55Ni-35Ti-10Si (at%)合金熔覆层,熔覆层呈现上、下两层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)分析合金熔覆层的组织。结果表明,熔覆层上层组织为树枝晶,组成相为初生钛固溶体+枝晶间Ni3Si;下层组织为胞状晶,组成相为初生钛固溶体+枝晶间铜固溶体,胞状晶区高度约为200μm。利用KGT和LKT改进模型计算得出熔覆层熔池凝固过程枝晶尖端过冷度-凝固速度曲线,从热力学角度分析熔覆层出现分层的机理。对熔覆层进行显微硬度试验,得到上层树枝晶区域和下层胞状晶区域平均硬度(HV)分别为8000和2200 MPa。下层胞状晶区域的存在有利于熔覆层与基体间性能过渡,提高了熔覆层稳定性。 展开更多
关键词 激光熔覆 镍基合金 铜表面改性 快速凝固
高速激光电弧复合焊接高强钢焊缝的形貌及成形机理 被引量:1
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作者 顾思远 刘政君 +3 位作者 张培磊 于治水 叶欣 顾勇 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第12期99-107,共9页
以3 mm厚高强钢为试验材料,采用光纤激光-熔化极稀有气体保护焊电弧复合焊接方法,研究了焊速为5 m·min-1时激光功率与电弧电压对焊缝形貌的影响,并与低速焊接中厚板得到的焊缝形貌进行了比较。研究结果表明,增大电弧电压和激光功... 以3 mm厚高强钢为试验材料,采用光纤激光-熔化极稀有气体保护焊电弧复合焊接方法,研究了焊速为5 m·min-1时激光功率与电弧电压对焊缝形貌的影响,并与低速焊接中厚板得到的焊缝形貌进行了比较。研究结果表明,增大电弧电压和激光功率均能提高焊接过程的稳定性,获得良好的焊缝成形。在不同的热源位置下,焊缝形貌会出现浅“Y”型和深“Y”型的区别。通过高速摄影发现,当激光前置时,熔滴尺寸较大,且过渡时易发生汽化爆炸,对熔池的冲击较大;当电弧前置时,匙孔稳定存在,液态金属能沿着孔壁向下流淌,增大熔池底部面积。在低速焊接中厚板时,由于焊接线能量及工件的表面张力存在差异,焊缝形貌与高速焊接薄板时得到的形貌不一致。 展开更多
关键词 激光技术 高强钢 激光电弧复合焊 焊缝形貌 高速摄影 熔滴过渡
膝关节三维有限元模型的建立和验证 预览
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作者 王傲寒 董万鹏 +3 位作者 张震 董跃福 牟志芳 王兵 《计算机辅助工程》 2018年第5期68-71,76共5页
为建立精准可靠的膝关节三维几何模型,将采集到的膝关节CT和MRI二维断层数据导入Mimics 19.0中进行图像分割和三维重建,建立包含骨组织、韧带、关节软组织以及半月板等完整膝关节的三维模型,再在ANSYS Workbench中定义材料属性、设置边... 为建立精准可靠的膝关节三维几何模型,将采集到的膝关节CT和MRI二维断层数据导入Mimics 19.0中进行图像分割和三维重建,建立包含骨组织、韧带、关节软组织以及半月板等完整膝关节的三维模型,再在ANSYS Workbench中定义材料属性、设置边界条件和载荷约束条件,对其进行生物力学分析。应力分析结果与诸多文献数据吻合,验证该模型的有效性。 展开更多
关键词 膝关节 半月板 建模 应力分析 验证
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钛合金表面激光熔覆Ti-Ni+TiN+MoS2/TiS自润滑复合涂层
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作者 高秋实 闫华 +4 位作者 秦阳 张培磊 陈正飞 郭加龙 于治水 《材料研究学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期921-928,共8页
以NiCrBSi、TiN和Ni包MoS2为熔覆材料,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了以TiN、TiMo和Ti-Ni金属间化合物为增强相,以MoS2、TiS为润滑相的自润滑复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度... 以NiCrBSi、TiN和Ni包MoS2为熔覆材料,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了以TiN、TiMo和Ti-Ni金属间化合物为增强相,以MoS2、TiS为润滑相的自润滑复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪和多功能摩擦磨损实验机等手段分析涂层的物相、显微组织结构、显微硬度和摩擦学性能,研究了复合涂层的磨损机理。结果表明:复合涂层的平均显微硬度为1060~1140HV0.3,约为基体硬度(约为370HV0.3)的3倍。由于涂层中硬质增强相TiN、TiMo、Ti-Ni和润滑相MoS2、TiS的综合作用,TiN含量为25%的复合涂层其摩擦系数(0.3199)和磨损量(2.2mg)均比基体的(0.3535和11.8mg)低,具有良好的自润滑耐磨性能。 展开更多
关键词 材料表面与界面 激光熔覆 复合涂层 钛合金 自润滑耐磨性
TC4钛合金电弧增材制造叠层组织特征 预览 被引量:1
13
作者 李雷 于治水 +2 位作者 张培磊 庄乔乔 聂云鹏 《焊接学报》 CSCD 北大核心 2018年第12期37-43,130共8页
采用CMT电弧增材制造技术制造了TC4钛合金薄壁墙构件,并对其组织特征进行了研究.结果表明,在电弧增材制造过程中,受其热输入、多次热循环及冷却速度的影响,在其构件中产生了从高温保留下来的贯穿数个堆积层的原始β柱状晶晶界、水平层... 采用CMT电弧增材制造技术制造了TC4钛合金薄壁墙构件,并对其组织特征进行了研究.结果表明,在电弧增材制造过程中,受其热输入、多次热循环及冷却速度的影响,在其构件中产生了从高温保留下来的贯穿数个堆积层的原始β柱状晶晶界、水平层带条纹、马氏体组织和网篮组织等.显微硬度显示,中下部区域硬度相对较高,平均硬度为336HV0.1,上部显微硬度有明显降低,平均硬度为323.3HV0.1. 展开更多
关键词 电弧增材制造 钛合金
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基于RobotStudio平台的增材制造编程方法 预览 被引量:1
14
作者 蒋旗 张培磊 聂云鹏 《上海工程技术大学学报》 CAS 2018年第1期39-44,共6页
采用ABB机器人仿真软件RobotStudio平台建立试验室虚拟工作站,对4043铝合金的任意正多边形进行路径规划编程.对试样的显微组织及力学性能进行观察和测试,试验结果表明,编程程序能较好地对任意正多边形构件进行增材制造,构件本身成形良好... 采用ABB机器人仿真软件RobotStudio平台建立试验室虚拟工作站,对4043铝合金的任意正多边形进行路径规划编程.对试样的显微组织及力学性能进行观察和测试,试验结果表明,编程程序能较好地对任意正多边形构件进行增材制造,构件本身成形良好,性能佳,能够符合快速成形的要求. 展开更多
关键词 铝合金 路径规划 ABB机器人 增材制造
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AA6082铝合金MIG焊接接头组织和疲劳性能分析 预览
15
作者 任星星 杨尚磊 +1 位作者 王禄祥 张远佳 《上海工程技术大学学报》 CAS 2018年第1期15-19,24共6页
采用光学显微镜、扫描电子显微镜、疲劳试验机、显微硬度计等对AA6082铝合金焊接接头的微观组织、显微硬度和疲劳断口特征进行研究.结果表明:焊缝主要为树状晶的铸态组织,熔合区为柱状晶,母材显微组织中α(Al)固溶体基体上均匀分布... 采用光学显微镜、扫描电子显微镜、疲劳试验机、显微硬度计等对AA6082铝合金焊接接头的微观组织、显微硬度和疲劳断口特征进行研究.结果表明:焊缝主要为树状晶的铸态组织,熔合区为柱状晶,母材显微组织中α(Al)固溶体基体上均匀分布着强化相Mg_2Si.接头热影响区宽度达到14 mm,存在软化区.对疲劳断口进行微观和宏观分析发现,AA6082铝合金熔化极惰性气体保护(MIG)焊接接头的断口具有解理断裂的特征,同时也有少量的韧性断裂特征,断口中存在解理台阶、韧窝和大量长短不等的二次裂纹. 展开更多
关键词 AA6082铝合金 熔化极惰性气体保护焊 微观组织 疲劳性能
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