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微缺陷对选区激光熔化AlSi10Mg腐蚀的作用机制研究

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微缺陷对选区激光熔化AlSi10Mg腐蚀的作用机制研究

作者：夏登辉北京化工大学

学位级别：硕士

增材制造技术因高效、轻量化加工复杂构件的优势,已在航空航天领域得到了广泛应用。Al Si10Mg合金具有优异的比强度和轻质化特性以及融化后具有良好的流动性的特征,被广泛地应用于增材制造领域。然而,由于增材制造快速加热及快速冷却的... 详细信息

增材制造技术因高效、轻量化加工复杂构件的优势,已在航空航天领域得到了广泛应用。Al Si10Mg合金具有优异的比强度和轻质化特性以及融化后具有良好的流动性的特征,被广泛地应用于增材制造领域。然而,由于增材制造快速加热及快速冷却的工艺特征,使得增材制造的Al Si10Mg合金构件中存在着多种微缺陷,导致其耐蚀性下降。本课题采用X射线三维成像与扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射等技术相结合的方法,在定性地表征不同激光功率SLM成形Al Si10Mg合金中不同方向的组织结构、相组成以及孔隙的2D、3D形貌的基础上,定量地研究了孔隙的空间分布规律以及元素偏析的各向异性特征。结果表明,随激光功率减小,孔隙率增大,元素偏析量减少,材料组织发生了明显变化。其次,采用扫描开尔文探针力显微镜技术,研究了孔隙及元素偏析缺陷引起的表面Volta电势的变化。同时,利用扫描振动电极测试技术,研究了点蚀坑处元素偏析缺陷对局部电化学行为非均匀性的影响。结果表明,孔隙处的Volta电势高于孔隙四周,偏析的Si网的Volta电势高于Al晶粒,熔池边界处的Volta电势高于熔池内,由此形成了腐蚀介质中电偶腐蚀的驱动力。最后,采用电化学阻抗谱技术,并结合腐蚀形貌分析,研究了SLM成形Al Si10Mg合金的腐蚀行为,发现了具有较大晶粒的XZ面的膜层耐蚀性更好,降低激光功率可增大试样表面膜层的耐蚀性;孔隙、熔池边界是腐蚀优先发生的位置。由此,系统地认识到微缺陷是成为导致SLM成形Al Si10Mg构件环境适应性过早劣化的根源。因此,本研究对于提升微构造效应对增材制造材料耐蚀性损伤的认识水平,丰富、发展腐蚀科学理论,既具有科学理论价值又具有普遍的实际工程应用意义。

关键词：微缺陷增材制造选区激光熔化 AlSi10Mg 局部腐蚀

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微缺陷对圆管膨胀断裂的影响

爆炸与冲击 2008年第4期28卷 316-323页

作者：张世文刘仓理于锦泉中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室四川绵阳621900

通过理论和数值模拟分析了缺陷方向和位置对圆管膨胀破裂的影响,采用微缺陷研究方法进行了新的懈释。采用含微缺陷的圆管模型探讨了微缺陷对圆管膨胀断裂影响.表明微缺陷将加速圆管径向扩展和剪切扩展相互贯通的过程。分析了实验获得的... 详细信息

通过理论和数值模拟分析了缺陷方向和位置对圆管膨胀破裂的影响,采用微缺陷研究方法进行了新的懈释。采用含微缺陷的圆管模型探讨了微缺陷对圆管膨胀断裂影响.表明微缺陷将加速圆管径向扩展和剪切扩展相互贯通的过程。分析了实验获得的膨胀断裂应变与作为材料基本参数提供给计算程序的断裂(失效)应变的关系.说明在考虑圆管沿壁厚的破裂过程中,两者不是同一概念.只有将实验获得的断裂应变经过一定的推导后才能作为材料基本参数用于程序计算。

关键词：爆炸力学膨胀断裂数值模拟圆管微缺陷

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微缺陷对薄膜滤光片环境稳定性的影响

光子学报 2005年第6期34卷 873-876页

作者：张东平齐红基方明邵建达范瑞瑛范正修中国科学院上海光学精密机械研究所光学薄膜研究与发展中心上海201800

用热蒸发方法沉积了薄膜滤光片.并将样品分别在去离子水中浸泡10天和30天.通过分光光度计、光学暗场显微镜、及扫描电子显微镜等多种测试手段,对诱导透射滤光片在潮湿环境下的稳定性进行了研究.实验发现,在潮湿环境下滤光片产生的膜层... 详细信息

用热蒸发方法沉积了薄膜滤光片.并将样品分别在去离子水中浸泡10天和30天.通过分光光度计、光学暗场显微镜、及扫描电子显微镜等多种测试手段,对诱导透射滤光片在潮湿环境下的稳定性进行了研究.实验发现,在潮湿环境下滤光片产生的膜层分离都是从薄膜中微缺陷点处开始发生和发展的,微缺陷是影响滤光片环境稳定性的重要原因之一,其中杂质和针孔是滤光片中两种最常见的微缺陷.EDS能谱分析进一步表明,薄膜中杂质缺陷成分即为Al2O3膜料本身,所以不能推测,薄膜沉积中的喷溅可能是微缺陷产生的根本原因,抑制喷溅可以有效提高薄膜滤光片的环境稳定性.最后还用扩散理论对微缺陷引起滤光片失效的机理进行了分析.

关键词：薄膜滤光片微缺陷环境稳定性

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激光薄膜元件内微缺陷的表征分析

中国激光 2023年第2期50卷 50-56页

作者：崔云张革赵元安邵宇川朱美萍易葵邵建达中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800 中国科学院强激光材料重点实验室上海201800

激光系统用薄膜元件既要有优异的光学性能,又要有高的激光诱导损伤阈值(LIDT)。薄膜元件的基底表面上交替沉积有高低折射率材料,通过膜厚、折射率等参数的优化可实现所需的光学性能,但元件中存在的微缺陷(如膜料喷溅缺陷、基底缺陷等)... 详细信息

激光系统用薄膜元件既要有优异的光学性能,又要有高的激光诱导损伤阈值(LIDT)。薄膜元件的基底表面上交替沉积有高低折射率材料,通过膜厚、折射率等参数的优化可实现所需的光学性能,但元件中存在的微缺陷(如膜料喷溅缺陷、基底缺陷等)是导致LIDT降低的重要原因。通过精准定位切割、三维重构的方法,表征膜料喷溅和基底抛光产生的微缺陷的形貌结构,并对其激光辐照前后的元素分布进行了分析。研究结果为镀制工艺、基底加工工艺的改进提供了参考。

关键词：薄膜激光损伤微缺陷喷溅基底抛光

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非掺半绝缘砷化镓中的杂质与微缺陷

稀有金属材料与工程 2006年第10期35卷 1544-1547页

作者：孙卫忠牛新环王海云刘彩池徐岳生河北工业大学天津300130

用化学腐蚀法、金相显微观察、透射电镜(TEM)、电子探针X射线微区分析(EPMA)和扫描电镜能谱分析(EDX)等手段,对φ76mm非掺杂(ND)半绝缘砷化镓(SI-GaAs)单晶中微缺陷、碳的微区分布进行了分析。结果表明:在晶体周边区域,由高密度位错运... 详细信息

用化学腐蚀法、金相显微观察、透射电镜(TEM)、电子探针X射线微区分析(EPMA)和扫描电镜能谱分析(EDX)等手段,对φ76mm非掺杂(ND)半绝缘砷化镓(SI-GaAs)单晶中微缺陷、碳的微区分布进行了分析。结果表明:在晶体周边区域,由高密度位错运动和反应形成胞状结构,该胞状结构的本质就是晶体结晶时形成的小角度晶界,且位错与微缺陷有强烈的相互作用;杂质碳在胞壁、近胞壁和完整区的含量依次降低,存在条纹分布。

关键词： SI-GaAs 微缺陷位错 AB腐蚀杂质碳

基于声全息的超声波与微缺陷耦合声场特性研究

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振动与冲击 2019年第3期38卷 75-79页

作者：马宏伟张一澍王星关志阳西安科技大学机械工程学院西安710054

声全息技术空间分辨率高、计算速度快,能够对在结构内部传播的结构波进行可视化。该技术的出现为超衍射极限分辨率的检测提供了重要方向。主要研究近场超声在薄工件中的传播以及声场与微小缺陷相互作用的规律,基于近场声全息建立纵波信... 详细信息

声全息技术空间分辨率高、计算速度快,能够对在结构内部传播的结构波进行可视化。该技术的出现为超衍射极限分辨率的检测提供了重要方向。主要研究近场超声在薄工件中的传播以及声场与微小缺陷相互作用的规律,基于近场声全息建立纵波信号与工件结构、缺陷类型的定量关系,找到可以通过工件表面声场特性来判别近场区域内是否存在缺陷的方法,将计算结果与有限元仿真进行对比,以验证该方法的正确性。该模型对于提高近场检测分辨率以及微小缺陷的特征提取具有一定的指导意义。

关键词：超声检测声全息微缺陷有限元

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陶瓷及陶瓷基复合材料微缺陷的超声检测

材料工程 2003年第4期31卷 30-33页

作者：梁菁史亦韦北京航空材料研究院北京100095

为研究陶瓷及陶瓷基复合材料微缺陷的超声检测能力,针对一些人工缺陷试样进行了超声检测试验。试验主要采用了纵波垂直入射法和泄漏瑞利波法。通过试验结果,比较了两种方法的检测能力。

关键词：陶瓷陶瓷基复合材料超声检测微缺陷纵波垂直入射法泄漏瑞利波法

用Pendellosung条纹研究硅单晶中微缺陷

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物理学报 1994年第1期43卷 78-83,T001页

作者：李明麦振洪崔树范中国科学院物理研究所

以Ｘ射线衍射统计动力学为基础，讨论了一种用Ｘ射线截面形貌图测定静态Ｄｅｂｙｅ－Ｗａｌｌｅｒ因子的方法．通过仔细分析截面形貌图中Ｐｅｎｄｅｌｌｓｕｎｇ干涉条纹振荡周期和强度的变化，得到了经热处理后的ＣＺ硅和ＭＣＺ硅单晶... 详细信息

以Ｘ射线衍射统计动力学为基础，讨论了一种用Ｘ射线截面形貌图测定静态Ｄｅｂｙｅ－Ｗａｌｌｅｒ因子的方法．通过仔细分析截面形貌图中Ｐｅｎｄｅｌｌｓｕｎｇ干涉条纹振荡周期和强度的变化，得到了经热处理后的ＣＺ硅和ＭＣＺ硅单晶样品的静态Ｄｅｂｙｅ－Ｗａｌｌｅｒ因子，并求得样品中氧沉淀的浓度和平均尺寸．这种定量化的研究方法为揭示晶体中微缺陷的性质及形成机理提供了新途径．

关键词：硅单晶微缺陷 X射线形貌术

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栅格超构表面与微缺陷耦合光散射特性分析

光学学报 2022年第16期42卷 220-226页

作者：巩蕾吴振森于洁王海斌王利国杨利红阳志强西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西安电子科技大学物理与光电工程学院陕西西安710071

为精准高效调校并检测微纳超构表面,基于时域多分辨分析(MRTD)方法研究了栅格微纳超构表面与掩埋微缺陷的耦合散射问题。从Maxwell方程出发,引入多分辨概念,建立耦合散射模型,推导出散射场,并与时域有限差分(FDTD)方法的计算结果进行比... 详细信息

为精准高效调校并检测微纳超构表面,基于时域多分辨分析(MRTD)方法研究了栅格微纳超构表面与掩埋微缺陷的耦合散射问题。从Maxwell方程出发,引入多分辨概念,建立耦合散射模型,推导出散射场,并与时域有限差分(FDTD)方法的计算结果进行比对,以验证MRTD方法的正确性并分析其优点。结合含微缺陷的栅格超构表面场分布,给出研究缺陷各参数对超构光学系统影响的必要性。通过数值计算分析缺陷尺寸、掩埋深度及相对方位等因素对耦合光散射特性的影响。上述结果为功能性表面设计、超灵敏检测、散射峰值方向及频率选择等领域和方向提供技术支持。

关键词：散射栅格超构表面微缺陷场分布耦合