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中国激光
中国激光

周炳琨

月刊

0258-7025

cjl@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号 上海800-211邮政信箱

中国激光/Journal Chinese Journal of LasersCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用，锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。
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    "激光光刻技术"专题前言

    陈岐岱匡翠方曹耀宇陈世祈...
    1-2页
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    光束质量对铝合金激光焊接效率与良率的影响

    张帅刘同争徐志宏代小光...
    3-11页
    查看更多>>摘要：为了满足当前新能源动力电池高速生产线极限制造的需求，基于激光焊接过程中的能量分布特征，系统分析了铝合金激光焊接中光纤激光器的光束质量效应，研究了光束质量与焊接稳定性和焊接效率之间的定量关系。随着激光器光束质量因子(M2)的减小，焊缝熔深为2。7 mm时焊接速度呈增大趋势，焊接熔深的工序能力指数(CPK)值也呈增大趋势;当M2从11。60减小到1。25时，焊缝熔深为2。7 mm时激光器的焊接速度增加了 5。5倍，焊接熔深CPK值提升了 2。3倍。基于激光能量分布特征的分析结果，激光器光束质量效应的提升机制为:在保持相同熔深的条件下，M2越小，能量密度极大值越大，且焊道边缘与中间区域之间的能量密度极值差越大，工件材料的能量吸收效率会越高，则激光器的焊接效率越高。提出将激光器能量密度极大值和能量密度极值差这两者的乘积作为激光器能量密度焊接效率影响因子，由理论计算可知，M2为1。18时的激光器能量密度焊接效率影响因子比M2为11。6时的增加了 5。2倍，与实验结果基本一致。

    激光技术激光焊接光束质量能量分布铝合金

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    镍基合金激光焊凝固组织流体体积法-相场法研究

    李奕辰王磊李赫彭勇...
    12-21页
    查看更多>>摘要：本文利用宏观传热传质与微观组织演变耦合模型，对激光焊接IN718合金的宏观传热传质、微观组织演变过程进行了定量模拟。通过流体体积(VOF)方法对宏观传热过程的熔池形貌与温度场分布进行模拟计算，用温度场分布替代相场控制方程中的相关凝固参数，并将其代入到相场模型中进行微观组织演变过程模拟。结果表明:宏观温度场中1～4位置处模拟所得微观组织均呈柱状晶结构;沿着熔池自上而下，凝固速度R由6。7 mm/s到3。1 mm/s逐渐减小，温度梯度G由410 K/mm到673 K/mm逐渐增大，对应的冷却速率G·R由2747 K/s到2086。3 K/s不断下降;1～4位置处的枝晶间距随着冷却速率下降由4。52 μm增大到7。12μm，与实验结果一致;在柱状晶间隙的液相位置处，Nb元素含量显著升高，且越靠近柱状晶底部Nb元素含量越高，其质量分数最高达到了 7。377％;模拟得到的Laves相中Nb元素的分布呈液滴状，与实验所得Laves相的分布近似一致。

    激光技术激光焊接镍基合金数值模拟相场模型凝固组织

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    高速气流下激光辐照金属平板热-力响应尺度律研究

    崔悦王睿星马特袁武...
    22-31页
    查看更多>>摘要：高速气流作用下激光辐照结构诱导的热-力响应相似关系，因涉及多物理场之间的强耦合而非常复杂。笔者采用近似等效方法，将切向气流的作用等效为金属平板结构的力载荷和热载荷边界条件，建立了该耦合问题的无量纲控制方程，并结合主控因素分析，推导出了适用于高速气流与激光联合作用下的金属平板热-力响应特性的相似关系与尺度律。采用高速气流下强激光辐照金属平板的流-热-固多场耦合数值算例对该尺度律进行考核验证，结果表明:不同缩比率及不同马赫数条件下，满足该相似关系的缩比模型与原模型之间的热-力响应误差均在1％之内。本研究为高速气流条件下激光辐照缩比模型近似等效试验的开展奠定了理论基础。

    激光技术尺度律方程分析法金属平板多场耦合热-力响应

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    可调环模激光焊接飞溅抑制机理及工艺优化研究

    董金枋杨方毅吴頔李小婷...
    32-40页
    查看更多>>摘要：选用铝合金顶盖满焊为研究对象，定量分析了芯环功率比对熔深、熔宽的影响规律。结合熔池匙孔动态行为，阐述了可调环模激光有效抑制金属飞溅的机理。同时采用光学相干断层扫描测量技术，实时测量了匙孔深度的波动，定量评价了焊接稳定性，并获得了最佳工艺窗口。结果表明，在150 mm/s的焊接速度下，当芯环功率比为1∶2～1∶3时，匙孔深度最稳定，且飞溅率最低。研究结果为进一步提高铝合金可调环模激光焊接质量提供了理论指导和实验依据。

    激光技术激光焊接铝合金可调环模激光熔深检测飞溅机理光学相干断层扫描

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    铝/镀镍钢异种材料摆动激光熔钎焊接头组织性能

    刘永洪蔡创谢佳张冰冰...
    41-49页
    查看更多>>摘要：界面金属间化合物的厚度和种类是影响铝/钢异种材料激光熔钎焊接头性能的关键。研究了不同摆动参数下接头金属间化合物(IMCs)的厚度和种类，并进一步分析了不同摆动参数下接头的拉伸性能及断口形貌。结果表明，摆动激光可以改善铝/钢异种材料激光熔钎焊接头界面金属间化合物的厚度和相组成。未加摆动激光时，在界面形成了厚度约为8。45 μm的两层IMCs，焊缝侧 IMCs为τ5-(Fe，Ni)1。8Al7。2Si，钢侧 IMCs为θ-(Fe，Ni)(Al，Si)3。当激光摆动直径为2 mm、频率为30 Hz时，IMCs的分布更加连续均匀，厚度约为2。21μm，界面层组织为τ5-(Fe，Ni)1。8Al7。2Si，最优接头线载荷为289。1 N/mm，比未加摆动激光时的接头线载荷提高了约33。9％。

    激光技术铝/钢激光熔钎焊摆动激光金属间化合物力学性能

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    Q235钢扫描激光热丝焊接工艺特性与组织性能研究

    于宸乾任刚黄映杰高明...
    50-58页
    查看更多>>摘要：以Q235低碳钢为材料，研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在扫描激光的作用下，焊缝的成形变得更加均匀，飞溅减少，焊缝熔深减小，熔宽增大，截面熔合区底部变得更加平滑;扫描激光的加入降低了熔池的温度梯度，抑制了粗大柱状晶的生长，改变了铁素体晶粒形态，细化了熔合区组织，提高了焊缝韧性及延伸率;扫描激光促进了焊缝成分的均匀化分布，抑制了偏析，降低了熔合区显微硬度。由于激光作用面积增大等因素，光束扫描增强了激光热丝焊接对间隙的桥接能力。

    激光技术激光热丝焊接光束扫描微观组织力学性能

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    高功率激光对不同模式熔化极气体保护焊熔滴过渡与焊缝成形的影响

    郑亚风王贺超张毫杰张群莉...
    59-71页
    查看更多>>摘要：通过对10 mm厚Q345钢进行高功率激光-电弧复合焊接实验，对比研究了 7。5 kW激光对不同模式电弧焊接熔滴过渡与焊缝成形的影响。结果表明:高功率激光的加入对标准熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)、冷金属过渡弧焊(CMT)和脉冲电弧焊接过程中的熔滴过渡有显著影响。在标准MAG焊接过程中，激光会吸引和压缩电弧，导致电弧长度显著缩短，同时匙孔喷出的金属蒸气与等离子体会降低熔滴过渡频率;在CMT焊接过程中，激光会延长单次短路过渡周期，同时引起的熔池振荡会降低短路过渡的稳定性;在脉冲电弧焊接时，激光的加入提高了熔滴过渡频率，同时匙孔处的气流对熔滴过渡起阻碍作用，使熔滴向熔池侧面过渡，造成飞溅的产生。与单一电弧焊接相比，激光-标准MAG与激光-脉冲电弧复合焊接中的焊缝熔宽增加，而激光-CMT焊接中的焊缝熔宽的变化不明显;受熔滴直径和过渡频率的影响，激光-标准MAG与激光-CMT焊接中的焊缝余高减小，而激光-脉冲电弧焊接中的焊缝余高略有增加。三种电弧模式下激光与电弧相互作用的熔化能增量值(ψ)不同，其中，激光-脉冲电弧复合焊接的ψ值最高(36％)，其次为激光-标准MAG复合焊接(19％)，激光-CMT复合焊接的ψ值最小(-12％)。

    激光技术高功率激光-电弧复合焊接电弧模式熔滴过渡焊缝成形

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    碳纤维复合材料飞机蒙皮表面漆层激光清洗工艺研究

    顾军义李文琴苏轩徐杰...
    72-85页
    查看更多>>摘要：激光清洗碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)表面涂层一直面临着形貌破坏与基体过热的风险。为了明晰工艺参数对激光清洗CFRP飞机蒙皮表面油漆的影响规律，探究CFRP表面油漆的激光清洗机理，进行了红外纳秒激光清洗CFRP表面油漆的实验。首先利用田口正交阵列开展了不同参数下的清洗实验。随后采用信噪比(S/N)与方差分析(ANOVA)探讨了激光功率、扫描速度、搭接率与重复频率等工艺参数对油漆清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的影响。最后借助红外热成像与高速摄像技术，对激光清洗过程中的温度响应、羽流形成与消逝及漆层动态行为进行了观测。研究结果表明:搭接率是影响清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的最主要参数，扫描速度与激光功率的影响同样显著，而重复频率的影响不显著。CFRP表面油漆的激光去除机制主要以激光热效应造成的热烧蚀、气化为主。

    激光技术激光清洗碳纤维增强复合材料除漆机理清洗工艺

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    激光熔覆Ti60合金的工艺参数优化及组织性能研究

    舒宗富黄春平张耀祖刘丰刚...
    86-96页
    查看更多>>摘要：主要研究了激光熔覆Ti60合金的工艺参数对成形质量的影响，以及微观组织特征和拉伸性能。结果表明，激光熔覆Ti60合金试样的底部和顶部区域为β等轴晶粒，中部区域为β柱状晶，且尺寸随着激光功率的增加而增大。显微组织主要由板条α相和板间β相构成，且板条a相中有大量白色析出相产生，随着激光功率的增加，微观组织由网篮组织转变为魏氏组织。块体试样的显微硬度分布较为均匀，其硬度值在420～440 HV范围内波动。激光熔覆Ti60合金的室温抗拉强度为1128 MPa，断后延伸率和断面收缩率分别为8。8％和14。4％。当温度为300 ℃和600 ℃时，抗拉强度分别为932 MPa和739 MPa，在600 ℃时，断后延伸率和断面收缩率分别为11。7％和18。2％。激光熔覆Ti60合金试样在室温下的断裂方式为准解理断裂，高温下其断裂方式为韧性断裂。

    激光技术Ti60高温钛合金激光熔覆工艺参数优化微观组织拉伸性能

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