激光控制机制论文_王红阳,孙佳,刘黎明

导读:本文包含了激光控制机制论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:激光,裂纹,取向,铝合金,角度,机制,入射。

激光控制机制论文文献综述

王红阳,孙佳,刘黎明^[1]（2018）在《6061-T6铝合金激光-电弧复合高速焊气孔形成及控制机制》一文中研究指出采用激光-钨极氩弧焊(TIG)复合热源对6061-T6铝合金进行了高速焊接,研究了焊接电弧电流、激光脉宽及脉冲频率等工艺参数对气孔形成的影响规律。结果表明,在6061-T6铝合金高速激光-TIG复合焊中,焊接速度的提高使得熔池冷却速度加快,焊缝组织出现细小的等轴晶,热影响区的软化区宽度减小。熔池冷却状态的变化造成"匙孔"稳定性降低并容易坍塌,焊缝中极易形成气孔。随着激光脉宽的增大,焊缝中的气孔数量减少,尺寸减小;随着激光脉冲频率的增大,焊缝中的气孔数量先减少后增加;当电弧电流从180A增大到200A时,焊缝中的气孔数量明显减少。(本文来源于《中国激光》期刊2018年03期）

陈源^[2]（2017）在《激光增材制造Inconel 718合金裂纹形成机制及其控制》一文中研究指出镍基高温合金由于优异的高温力学性能及抗氧化性能而被广泛地应用于航空航天、能源、石油等领域。然而镍基高温合金部件生产制造成本高昂,因而周期性的检查及再制造修复成为延长镍基高温合金部件服役寿命的必要措施。激光增材制造技术由于热输入量低、变形小、与基体形成良好冶金结合等优点而被广泛地应用于镍基高温合金部件的再制造修复中。但是,由于反复的快速加热与冷却,合金中的应力大,诱发的裂纹严重,极大地限制了激光增材制造技术在镍基高温合金部件再制造修复中的应用,针对于此,本文就激光增材制造Inconel 718合金中的裂纹问题进行了系统的研究,并提出了一系列抑制裂纹形成的技术方法。激光增材制造Inconel 718合金主要由细长的柱状树枝晶和顶部少量的等轴树枝晶组成。合金的偏析相主要为共晶反应所形成的NbC相和Laves相。在多层熔覆中,树枝晶间的低熔点共晶物可以在激光的热作用下发生多次重熔与偏析。激光增材制造Inconel 718合金中的裂纹包括熔覆层顶部少量的凝固裂纹以及热影响区内由于树枝晶间液化或部分液化所形成的热裂纹在多层熔覆中,热裂纹一般萌生于热影响区内的熔合线附近,并随着熔覆层数的增加而不断扩展变大。通过有限元模拟分析了激光增材制造过程温度场与应力场的演变。温度场模拟结果表明:尽管激光增材制造冷却速率高,但由于热量的不断积累,在连续熔覆至第五层时,第一层熔覆层底部的温度可达近1000°C,依然可将树枝晶间液化或部分液化,诱发热裂纹。应力场模拟结果则表明:在第一层熔覆时,熔覆层内部为压应力;当熔覆层数增加至叁层时,第一层熔覆层内部的应力开始转变为拉应力;继续增加熔覆层数,熔覆层内部的拉应力区逐步上移。分析了激光扫描速度及热输入量对激光增材制造Inconel 718合金热裂纹敏感性的影响。激光扫描速度的增加,提高了熔池的温度梯度,增加了凝固过程的热应力;而热输入量的增加则不仅扩大了热影响区还延长了树枝晶间液化膜的高温停留时间。因此,激光热输入一定时,热裂纹随激光扫描速度的增加而增加;激光扫描速度一定时,热裂纹也随激光热输入量的增加而增加。研究了基材底部定向冷却对激光增材制造Inconel 718合金树枝晶生长及热裂纹敏感性的影响。结果表明:在3 mm薄基材底部添加连续定向水冷可以将熔覆的初始冷却速率从2700 K/s提高至3200 K/s,稳定阶段的冷却速率从250 K/s提高至500 K/s。定向冷却的添加可以有效地提高合金的晶体取向性,同时热裂纹总长度可以减少85%。研究了晶界取向差对激光增材制造Inconel 718合金热裂纹敏感性的影响,晶界取向差的减少降低了凝固过程中晶界液化膜的稳定性,避免了凝固最后期晶界液化膜处形成的局部应力集中,进而抑制了热裂纹的形成。系统地研究了激光入射角度对激光增材制造Inconel 718合金树枝晶生长及热裂纹敏感性的影响。当激光束沿激光扫描方向顺时针偏转时,激光能量更多地汇聚于熔池的前端,熔池内部的侧向散热增强。这一方面提高了凝固过程中二次树枝晶的生长,促使合金中形成许多规则的“交错带”组织,提高了树枝晶间的连接,增加了裂纹扩展的阻力;另一方面,侧向散热的提高减少了熔池底部的热作用,缩小了热影响区。相反,当激光束沿激光扫描方向逆时针偏转时,激光能量更多地汇聚于熔池的后端,熔池的垂直散热增强。这一方面抑制了凝固过程中二次树枝晶的生长,削弱了树枝晶间的连接;另一方面垂直散热的提高增加了熔池底部的热作用,扩大了热影响区。因此,当激光束顺时针偏转至10°和20°时,热裂纹分别减少65%和56%,而当激光束逆时针偏转至10°和20°时,热裂纹分别增加51%和21%。成功制备了碳纳米管增强的激光增材制造Inconel 718复合合金。研究发现,通过碳纳米管表面化学镀镍处理,碳纳米管的管状结构可以在合金中少量地保留,同时碳纳米管管壁会部分或完全地打开,形成石墨烯纳米片结构;碳纳米管管壁会坍塌并与附近的碳纳米管及石墨烯纳米片连接形成碳纳米带结构;碳纳米管会蜷曲形成球状的类金刚石纳米颗粒。这些纳米碳结构的引入,一方面提高了合金的强度,减少了同样热应力条件下树枝晶间的局部应变;另一方面,纳米碳结构的引入,有效提高了树枝晶间的连接和应力传递,减少了树枝晶间局部应力集中的形成;同时,通过碳纳米管、石墨烯纳米片及碳纳米带的桥连及拔出机制作用,树枝晶间液化膜本身的抗应变能力得到提高。因此,添加5 wt.%和10 wt.%镀镍碳纳米管,合金的热裂纹可以分别减少78%和90%,同时合金的抗拉强度可以分别提高2.5%和16.7%。通过激光入射角度的优化、扫描路径的控制及镀镍碳纳米管的添加,可以成功制备出多道多层无裂纹的大块Inconel 718合金,为激光增材制造镍基高温合金部件激光再制造修复中热裂纹的控制提供有效的技术支持。(本文来源于《上海交通大学》期刊2017-05-01）

激光控制机制论文开题报告

（1）论文研究背景及目的

此处内容要求：

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例：

镍基高温合金由于优异的高温力学性能及抗氧化性能而被广泛地应用于航空航天、能源、石油等领域。然而镍基高温合金部件生产制造成本高昂,因而周期性的检查及再制造修复成为延长镍基高温合金部件服役寿命的必要措施。激光增材制造技术由于热输入量低、变形小、与基体形成良好冶金结合等优点而被广泛地应用于镍基高温合金部件的再制造修复中。但是,由于反复的快速加热与冷却,合金中的应力大,诱发的裂纹严重,极大地限制了激光增材制造技术在镍基高温合金部件再制造修复中的应用,针对于此,本文就激光增材制造Inconel 718合金中的裂纹问题进行了系统的研究,并提出了一系列抑制裂纹形成的技术方法。激光增材制造Inconel 718合金主要由细长的柱状树枝晶和顶部少量的等轴树枝晶组成。合金的偏析相主要为共晶反应所形成的NbC相和Laves相。在多层熔覆中,树枝晶间的低熔点共晶物可以在激光的热作用下发生多次重熔与偏析。激光增材制造Inconel 718合金中的裂纹包括熔覆层顶部少量的凝固裂纹以及热影响区内由于树枝晶间液化或部分液化所形成的热裂纹在多层熔覆中,热裂纹一般萌生于热影响区内的熔合线附近,并随着熔覆层数的增加而不断扩展变大。通过有限元模拟分析了激光增材制造过程温度场与应力场的演变。温度场模拟结果表明:尽管激光增材制造冷却速率高,但由于热量的不断积累,在连续熔覆至第五层时,第一层熔覆层底部的温度可达近1000°C,依然可将树枝晶间液化或部分液化,诱发热裂纹。应力场模拟结果则表明:在第一层熔覆时,熔覆层内部为压应力;当熔覆层数增加至叁层时,第一层熔覆层内部的应力开始转变为拉应力;继续增加熔覆层数,熔覆层内部的拉应力区逐步上移。分析了激光扫描速度及热输入量对激光增材制造Inconel 718合金热裂纹敏感性的影响。激光扫描速度的增加,提高了熔池的温度梯度,增加了凝固过程的热应力;而热输入量的增加则不仅扩大了热影响区还延长了树枝晶间液化膜的高温停留时间。因此,激光热输入一定时,热裂纹随激光扫描速度的增加而增加;激光扫描速度一定时,热裂纹也随激光热输入量的增加而增加。研究了基材底部定向冷却对激光增材制造Inconel 718合金树枝晶生长及热裂纹敏感性的影响。结果表明:在3 mm薄基材底部添加连续定向水冷可以将熔覆的初始冷却速率从2700 K/s提高至3200 K/s,稳定阶段的冷却速率从250 K/s提高至500 K/s。定向冷却的添加可以有效地提高合金的晶体取向性,同时热裂纹总长度可以减少85%。研究了晶界取向差对激光增材制造Inconel 718合金热裂纹敏感性的影响,晶界取向差的减少降低了凝固过程中晶界液化膜的稳定性,避免了凝固最后期晶界液化膜处形成的局部应力集中,进而抑制了热裂纹的形成。系统地研究了激光入射角度对激光增材制造Inconel 718合金树枝晶生长及热裂纹敏感性的影响。当激光束沿激光扫描方向顺时针偏转时,激光能量更多地汇聚于熔池的前端,熔池内部的侧向散热增强。这一方面提高了凝固过程中二次树枝晶的生长,促使合金中形成许多规则的“交错带”组织,提高了树枝晶间的连接,增加了裂纹扩展的阻力;另一方面,侧向散热的提高减少了熔池底部的热作用,缩小了热影响区。相反,当激光束沿激光扫描方向逆时针偏转时,激光能量更多地汇聚于熔池的后端,熔池的垂直散热增强。这一方面抑制了凝固过程中二次树枝晶的生长,削弱了树枝晶间的连接;另一方面垂直散热的提高增加了熔池底部的热作用,扩大了热影响区。因此,当激光束顺时针偏转至10°和20°时,热裂纹分别减少65%和56%,而当激光束逆时针偏转至10°和20°时,热裂纹分别增加51%和21%。成功制备了碳纳米管增强的激光增材制造Inconel 718复合合金。研究发现,通过碳纳米管表面化学镀镍处理,碳纳米管的管状结构可以在合金中少量地保留,同时碳纳米管管壁会部分或完全地打开,形成石墨烯纳米片结构;碳纳米管管壁会坍塌并与附近的碳纳米管及石墨烯纳米片连接形成碳纳米带结构;碳纳米管会蜷曲形成球状的类金刚石纳米颗粒。这些纳米碳结构的引入,一方面提高了合金的强度,减少了同样热应力条件下树枝晶间的局部应变;另一方面,纳米碳结构的引入,有效提高了树枝晶间的连接和应力传递,减少了树枝晶间局部应力集中的形成;同时,通过碳纳米管、石墨烯纳米片及碳纳米带的桥连及拔出机制作用,树枝晶间液化膜本身的抗应变能力得到提高。因此,添加5 wt.%和10 wt.%镀镍碳纳米管,合金的热裂纹可以分别减少78%和90%,同时合金的抗拉强度可以分别提高2.5%和16.7%。通过激光入射角度的优化、扫描路径的控制及镀镍碳纳米管的添加,可以成功制备出多道多层无裂纹的大块Inconel 718合金,为激光增材制造镍基高温合金部件激光再制造修复中热裂纹的控制提供有效的技术支持。

（2）本文研究方法

调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。