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激光熔覆层形貌预测对比分析

焊接学报 2009年第1期30卷 51-54,59+115-116页

作者：赵洪运杨贤群舒凤远徐春华哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院山东威海264209

将多元线性回归分析和遗传神经网络对比应用于激光熔覆层形貌的预测,确定了主要工艺参数(激光功率、扫描速率、送粉速率)和激光熔覆层形貌(熔覆层宽、高、基体熔深)之间的对应关系.结果表明,多元线性回归分析应用于激光熔覆层的形貌预... 详细信息

将多元线性回归分析和遗传神经网络对比应用于激光熔覆层形貌的预测,确定了主要工艺参数(激光功率、扫描速率、送粉速率)和激光熔覆层形貌(熔覆层宽、高、基体熔深)之间的对应关系.结果表明,多元线性回归分析应用于激光熔覆层的形貌预测是可行的,五组检验数据的平均相对误差为6.05%;基于遗传算法优化的神经网络预测熔覆层形貌是可靠的,五组检验数据的平均相对误差为2.49%.二者相比较,前者应用较方便,能直观的获得熔覆层宽、高、熔深等参数与熔覆层形貌参数之间的函数关系;后者精度相对较高,但运算过程相对复杂,函数关系模糊.一般情况下推荐采用多元线性回归分析.

关键词：激光熔覆多元线性回归遗传神经网络形貌预测对比分析

AlN陶瓷表面快速制备铜覆层过程数值模拟与实验研究

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AlN陶瓷表面快速制备铜覆层过程数值模拟与实验研究

作者：舒凤远哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

为了达到在AlN陶瓷表面快速制备铜覆层的目的，文中对在AlN陶瓷表面快速制备铜覆层的温度条件进行计算，据此采用激光熔覆的方法制备铜覆层，在激光熔覆试验之前对激光熔覆过程进行数值模拟计算，得出最佳试验工艺参数，在此基础上进行... 详细信息

为了达到在AlN陶瓷表面快速制备铜覆层的目的，文中对在AlN陶瓷表面快速制备铜覆层的温度条件进行计算，据此采用激光熔覆的方法制备铜覆层，在激光熔覆试验之前对激光熔覆过程进行数值模拟计算，得出最佳试验工艺参数，在此基础上进行激光熔覆试验。之后对试验方法和工艺作出调整，采用热源能量密度较低的等离子喷涂工艺制备铜覆层,并对两种制备工艺结果进行分析。（1）保护气体在材料表面的流动边界层和热边界层厚度之比为0.625;建立并解算高能热源加工工程中材料表面保护气体的基本牛顿流体的基本方程组，由此得出热边界层的分布规律;保护气体流入的瞬间，热边界层厚度约为0.4mm，导热系数达到600W/m以上，之后导热系数迅速下降，最小值大约为125W/m·K，对散热系数的分布进行拟合，散热系数为关于动坐标的高次函数的倒数。这样将动态对流换热问题转化为静态导热问题的定量化表征，提供了一种求解高能束加工过程表面对流散热系数的新思路。（2）进行数值模拟计算，实现了激光熔覆过程的动态模拟。找出了最佳工艺参数范围在有效激光功率、扫描速度和预热温度分别为750W、7mm/s和800K附近。随着有效激光功率的增大，节点升温速度变大，降温速度减小，最大主应力值变大，应力降低速度加快;提高预热温度则可以同时降低升温速度和降温速度，使最大主应力值变大，应力降低速度加快;提高扫描速度则可以减小升温速度，但是降温速度会随之加大。激光熔覆AlN陶瓷过程中可采取的改善工艺的措施包括采取较高的预热温度、较小的激光功率和减小扫描速度，当有效功率低于738W时采用降低扫描速度的方式可以直接降低应力值，而当有效功率高于868W时采用提高扫描速度的方式可以降低最大温度变化率来间接降低应力值。此外通过数值模拟发现对于激光熔覆过程，实际生产中要引入起点预热材料和终点缓冷材料以降低裂纹发生的可能性。（3）试验发现相对于等离子喷涂，激光束能量密度极大，导致微烧蚀作用的产生。虽然会引起对铜覆层的稀释，也对过渡层的减薄起到积极作用，可以实现高质量的结合。激光束能量密度很大也会导致AlN基体的炸裂，通过调整工艺参数可以获得结合良好的熔覆试样。等离子喷涂裂纹的产生决定于对等离子喷涂工艺的控制，在熔覆层较厚的一边容易产生基体和熔覆层之间的开裂，所以喷涂过程中应尽量保证喷涂层的均匀，预热充分后进行等离子喷涂不仅可以获得结合力满足实际需求的的喷涂试样，也可以避免基体裂纹的产生，所以可以采取先喷涂后激光熔覆的方法进行AlN表面铜覆层的制备。

关键词： AlN陶瓷快速制备铜覆层激光熔覆等离子喷涂

激光熔覆在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层缺陷分析及控制

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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焊接学报 2019年第11期40卷 133-138,I0007页

作者：周佳良舒凤远赵洪运贺文雄哈尔滨工业大学山东省特种焊接技术重点试验室

通过脉冲式YAG激光器在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层,分析熔覆层的缺陷,并研究如何能控制熔覆层缺陷的发生,熔覆试样的缺陷主要表现为陶瓷基板炸裂、熔覆层成形不完整、熔覆层微观裂纹和气孔.结果表明,通过调节激光熔覆的热输入可以保... 详细信息

通过脉冲式YAG激光器在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层,分析熔覆层的缺陷,并研究如何能控制熔覆层缺陷的发生,熔覆试样的缺陷主要表现为陶瓷基板炸裂、熔覆层成形不完整、熔覆层微观裂纹和气孔.结果表明,通过调节激光熔覆的热输入可以保证陶瓷基板的完整性并且熔覆层成形良好;通过焊前预热和焊后缓冷的工艺可以降低熔覆层微观裂纹和气孔的形成几率.通过优化激光熔覆工艺参数和工艺方法,可以形成良好的熔覆层,并且AlN陶瓷基板和铜基金属覆层之间形成过渡层,形成良好的冶金结合.

关键词：激光熔覆陶瓷基板完整性微观裂纹气孔

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陶瓷表面制备铜基金属覆层工艺及结合机理

焊接学报 2018年第6期39卷 116-120页

作者：周佳良舒凤远姜秋月赵洪运贺文雄哈尔滨工业大学山东省特种焊接技术重点试验室威海264209 长春工程学院机电工程学院长春130012

通过对脉冲式YAG激光器在Al N陶瓷表面制备铜基金属覆层工艺进行优化,调整激光熔覆工艺参数,并进行熔覆前预热和熔覆后缓冷的工艺措施降低陶瓷基体的开裂倾向,引入活性金属钛来提高金属在Al N陶瓷表面的润湿性.结果表明,在陶瓷基体和铜... 详细信息

通过对脉冲式YAG激光器在Al N陶瓷表面制备铜基金属覆层工艺进行优化,调整激光熔覆工艺参数,并进行熔覆前预热和熔覆后缓冷的工艺措施降低陶瓷基体的开裂倾向,引入活性金属钛来提高金属在Al N陶瓷表面的润湿性.结果表明,在陶瓷基体和铜基金属覆层之间形成过渡层,过渡层厚度随着电流的增大而增大,从陶瓷基体到铜基金属覆层,Ti元素含量先增高后降低,O元素含量先增大后减小,Cu,Al,N元素含量均呈现平滑过渡;通过SEM和微区XRD可以发现在激光熔覆过程中,Cu,Ti元素与陶瓷基体之间发生冶金反应,形成TiO_2,Ti_3Al,Cu_4Ti_5,Al_2TiO_3,Ti_2N等冶金产物.

关键词： AlN陶瓷铜基金属激光熔覆过渡层

焊接热循环对Q315NS钢在H_2SO_4溶液中腐蚀行为的影响

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金属学报 2017年第7期53卷 808-816页

作者：张苏强赵洪运舒凤远王国栋贺文雄哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海)山东省特种焊接技术重点实验室威海264209 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819

采用焊接热模拟技术和电化学测试技术,研究了Q315NS钢焊接热影响区组织转变规律及焊接热循环对其腐蚀行为的影响。结果表明,Q315NS钢母材、细晶区和混晶区微观组织均由铁素体和珠光体组成,粗晶区主要由粗大的粒状贝氏体组成。在质量分数... 详细信息

采用焊接热模拟技术和电化学测试技术,研究了Q315NS钢焊接热影响区组织转变规律及焊接热循环对其腐蚀行为的影响。结果表明,Q315NS钢母材、细晶区和混晶区微观组织均由铁素体和珠光体组成,粗晶区主要由粗大的粒状贝氏体组成。在质量分数为50%的H2SO4溶液中,母材和热影响区的等效电路中均包含一个电荷转移电阻和一个由双电层产生的常相位角元件,且均产生了钝化行为。母材和混晶区的电荷转移电阻最大,腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性能最好;粗晶区电荷转移电阻最小,腐蚀电流密度最大,耐腐蚀性能最差。腐蚀72 h后,母材、细晶区和混晶区表面生成的腐蚀产物均呈多孔状结构,而粗晶区表面生成的腐蚀产物为短棒状结构。2种结构的腐蚀产物均主要为Fe的硫酸盐,并含有Cu、Sb的氧化物及少量Si。

关键词： Q315NS钢焊接热循环 H2SO4溶液腐蚀行为电化学

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基于脉冲等离子焊接快速成形工艺研究

材料科学与工艺 2012年第3期20卷 89-93页

作者：徐富家吕耀辉徐滨士刘玉欣舒凤远何鹏哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 装甲兵工程学院再制造技术重点实验室北京100072

为了提高快速成形零件的成形精度,采用脉冲等离子焊接快速成形方法,利用所建立的机器人快速成形系统,研究了峰值电流、焊接速度、占空比、送丝速度等工艺参数对成形轨迹宽高比的影响规律,并建立了快速成形轨迹间搭接模型以及层间高度的... 详细信息

为了提高快速成形零件的成形精度,采用脉冲等离子焊接快速成形方法,利用所建立的机器人快速成形系统,研究了峰值电流、焊接速度、占空比、送丝速度等工艺参数对成形轨迹宽高比的影响规律,并建立了快速成形轨迹间搭接模型以及层间高度的计算模型,分析了单道成形轨迹的宽高比对多道搭接表面平整度的影响规律.结果表明,选择宽高比较大的成形轨迹进行快速成形,有利于提高成形件的表面平整度,降低孔洞等缺陷的产生.合适的层间高度参数以及热输入量的控制能够有效地提高薄壁结构件的成形精度.

关键词：快速成形脉冲等离子焊接搭接模型层间高度

65Mn钢表面激光熔覆温度场模拟及性能研究

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机械工程学报 2023年第7期59卷 216-224页

作者：王慧鹏朱鹏华舒凤远何鹏刘存宇江西理工大学机电工程学院赣州341000 中山大学化学工程与技术学院珠海519082 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150000

为了探究不同激光熔覆工艺参数对温度场的影响,利用ANSYS软件对激光熔覆温度场进行模拟。在选定工艺参数下,通过激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆Ni60A合金粉,并与镍基焊条电弧焊试验进行对比。对两种熔覆层的显微组织、显微硬度及摩擦磨... 详细信息

为了探究不同激光熔覆工艺参数对温度场的影响,利用ANSYS软件对激光熔覆温度场进行模拟。在选定工艺参数下,通过激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆Ni60A合金粉,并与镍基焊条电弧焊试验进行对比。对两种熔覆层的显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能进行观察和测试。结果表明:激光熔覆温度场的最高温度与激光功率、频率成正比,而与扫描速度成反比。在激光功率580 W,扫描速度100 mm/min,频率4 Hz,脉宽8 ms的工况下,温度场最高温度达到2 092.1℃。激光熔覆层主要由等轴晶、柱状晶组成,而电弧焊覆层组织的晶粒组织粗大,存有大量树枝晶。激光熔覆层晶粒更加致密,组织均匀,强度、塑韧性性能更好。在硬度与耐磨性方面,激光熔覆层硬度平均值为531.24 HV0.2,电弧焊熔覆层硬度平均值为492.46HV0.2,且激光熔覆对硬度的提高效果更加显著。激光熔覆层的磨损率为4.9×10-4mm3·N-1·m-1,是基体的3/5。磨损机理由严重的粘着磨损转变为轻微的磨粒磨损。

关键词：激光熔覆镍基合金温度场显微组织耐磨性

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Q235钢搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能分析

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焊接学报 2019年第3期40卷 80-84,I0005页

作者：周利张仁晓舒凤远黄永宪冯吉才哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海)山东省特种焊接技术重点实验室威海264209

在焊接速度为100 mm/min和搅拌头转速为450 r/min的工艺参数下,采用钨铼合金搅拌头对3 mm厚Q235钢进行了搅拌摩擦焊试验,并对接头的微观组织及力学性能进行了研究.结果表明,在该工艺参数下可以获得表面无缺陷、成形良好的焊缝.焊后搅拌... 详细信息

在焊接速度为100 mm/min和搅拌头转速为450 r/min的工艺参数下,采用钨铼合金搅拌头对3 mm厚Q235钢进行了搅拌摩擦焊试验,并对接头的微观组织及力学性能进行了研究.结果表明,在该工艺参数下可以获得表面无缺陷、成形良好的焊缝.焊后搅拌头表现出一定程度的磨损及氧化.接头截面各区域承受不同的热力联合作用,经历了不同的组织转变过程,但均保持铁素体和珠光体组织.接头显微硬度最大值位于焊核区.接头拉伸断裂位置处于热影响区,拉伸断口呈韧性断裂特征.

关键词： Q235钢搅拌摩擦焊微观组织力学性能

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高熵非晶材料及其增材制造技术研究进展

焊接学报 2021年第9期42卷 1-8,I0001页

作者：舒凤远牛司成何鹏隋少华张小东哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海) 山东省特种焊接技术重点实验室威海264209 哈尔滨工业大学(威海) 威海264209

高熵非晶合金具有独特的物理、化学和力学性能以及更好的热稳定性,因而其制备技术成为国内外重要的研究热点之一.然而利用传统技术制备高熵非晶材料时会产生晶粒粗大及材料浪费等缺点,难以满足工艺生产需要.而增材制造技术的精准制造和... 详细信息

高熵非晶合金具有独特的物理、化学和力学性能以及更好的热稳定性,因而其制备技术成为国内外重要的研究热点之一.然而利用传统技术制备高熵非晶材料时会产生晶粒粗大及材料浪费等缺点,难以满足工艺生产需要.而增材制造技术的精准制造和快速冷却等特点可以解决这一问题,制备出各项性能优越的高熵非晶合金.简要介绍了高熵非晶材料的研究体系和常用制造方法,着重阐述了高熵非晶材料的断裂强度、耐腐蚀性和热稳定性的研究,对增材制造技术的工艺特征和优势,以及利用增材制造技术制备高熵非晶合金的科学难点作出了总结.结果表明,利用增材制造技术有利于获得致密均匀的高熵非晶材料,但对于非晶相形成的解释仅限于高熵合金4大效应.最后阐述了近年来利用常用的两种增材制造手段制造高熵非晶合金的研究,并对增材制造技术制备高熵非晶材料的发展趋势提出了展望.

关键词：高熵合金非晶相增材制造晶粒细化