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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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    基于激光毛化的不锈钢与GFRP单面单点电阻焊接工艺及性能研究

    檀财旺王世嘉苏健晖韩晓辉...
    1-11页
    查看更多>>摘要：不锈钢与玻璃纤维增强树脂基复合材料(GFRP)的异质材料复合结构在汽车轻量化领域有着广阔的应用前景。采用激光毛化技术在不锈钢表面制备网格微织构，开展了微织构的引入对不锈钢与GFRP单面单点电阻连接界面的强化机理研究。研究结果表明:表面微织构的引入显著改善了不锈钢表面的润湿性，熔化的GFRP在不锈钢表面由不润湿性转变为润湿性;随着微织构间距的增大，接触角先减小后增大，当微织构间距为0。2 mm时，接触角达到最小值62。4°，此时表面微织构的引入对界面机械嵌合的促进效果最佳;此外，微织构的引入促进了界面化学扩散，使得接头拉剪力达到最大值3548 N，界面失效形式由界面断裂转变为界面断裂与内聚断裂混合的失效形式。

    激光技术纳秒激光微织构单面单点电阻焊润湿性机械嵌合

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    球墨铸铁QT500与合金钢20MnCr5同轴双激光焊接工艺及组织性能研究

    陈帅帅张文东刘祥环陈启云...
    12-20页
    查看更多>>摘要：针对球墨铸铁与合金钢异种材料焊接界面容易形成碳偏聚进而产生裂纹的问题，通过采用连续-脉冲同轴双激光焊接工艺及填充镍基合金焊丝，实现了 QT500与20MnCr5的优质焊接。研究了同轴双激光中不同脉冲激光功率(360、400、440、480 W)对焊缝成形质量的影响规律，讨论了激光作用位置向钢侧偏移(偏移量)对焊接接头界面碳元素偏聚现象的影响机制，对焊接接头力学性能、金相组织及硬度分布进行了综合分析。结果表明:同轴双激光焊接工艺可用于球墨铸铁与合金钢的焊接，球墨铸铁侧的热输入对焊缝的成形质量及力学性能的影响较为显著;由于球墨铸铁侧莱氏体及马氏体的析出，断裂主要发生在该侧的熔合区;在保证熔深稳定的前提下，分别研究了不同偏移量(0。1、0。2、0。3mm)对接头的影响，激光作用位置向钢侧偏移能够有效减小球墨铸铁侧的热输入，避免碳元素过度偏聚，力学性能得到相应的提升，断裂位置向热影响区移动，焊缝接头的强度得到优化。

    激光技术连续-脉冲双激光球墨铸铁合金钢镍基合金

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    面向铝合金焊缝DR图像缺陷的Sim-YOLOv8目标检测模型

    吴磊储钰昆杨洪刚陈云霞...
    21-30页
    查看更多>>摘要：针对当前目标检测算法在铝合金焊缝数字射线成像(DR)图像缺陷检测中精度不足的问题，提出了一种基于YOLOv8的改进模型Sim-YOLOv8。首先改进C2f，通过增加SimAM模块提升模型的整体性能;其次，针对部分像素较小的气孔和夹渣缺陷，将首层卷积模块更换为Focus模块，以提升模型对小目标的检测能力;最后添加WIoU损失函数，以提高模型锚框的质量，从而提高检测效果。实验结果表明:在阈值为0。5的前提下，Sim-YOLOv8模型对气孔、夹杂、未焊透这三类缺陷检测的平均精度(mAP@0。5)达到了 93。6％、94。4％、97。3％，较原模型分别提高了2。5、1。9和1。7个百分点，具有更好的焊缝缺陷检测效果。

    激光技术图像处理DR图像缺陷检测YOLOv8SimAM模块WIoU损失函数

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    红外飞秒光纤激光焊接石英玻璃与304不锈钢

    袁锦辉霍靖宇张博元王磊...
    31-39页
    查看更多>>摘要：研究探索金属与玻璃异种材料的连接技术是推动其大规模应用的关键，其中，对热膨胀系数相差大的玻璃与金属进行连接的超短脉冲激光焊接技术，对于提升精密微型器件的制造水平和应用具有重要意义。笔者利用有限元模型分析了石英玻璃与304不锈钢飞秒激光焊接过程的温度场，验证了所用激光焊接工艺参数的焊接可行性。为优化飞秒脉冲激光焊接工艺参数，研究了飞秒激光焊接单脉冲能量对焊接质量的影响规律。结果表明:激光单脉冲能量对热效应有显著影响;热应力因热效应的增强而增大，当其超过石英玻璃的损伤阈值后会导致微裂纹产生，进而导致焊接样品的焊接强度降低;最佳工艺参数是激光单脉冲能量5。6 μJ，重复频率500 kHz，扫描速度60mm/s，此工艺参数下焊接样品的剪切强度最大，可达到13 MPa。对两种材料的焊接机理进行了研究，结果表明:激光焊接石英玻璃与304不锈钢实现了冶金结合;Fe、Cr在界面与SiO2可能发生了氧化还原反应，形成了 Fe2O3和Cr2O3。

    激光技术飞秒激光焊接异种材料焊接焊缝形貌焊接强度焊接机理

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    激光重熔高锰钢的超声滚压强化及磨损性能研究

    赵恩兰彭玉兴满家祥刘响...
    40-50页
    查看更多>>摘要：由于冲击载荷引起的动态霍尔-佩奇效应，高锰钢具有优异的形变硬化特性。研究高锰钢的激光重熔非均匀显微组织凝固原理及对超声滚压硬化行为的影响具有重要意义。对Mn13钢板表面先后进行激光重熔处理和超声滚压强化，通过扫描电子显微镜、场发射电子探针显微分析仪和电子背散射衍射仪分析了激光重熔高锰钢的显微组织和凝固过程，通过维氏硬度计和摩擦磨损试验机研究了激光重熔高锰钢的非均匀组织对超声滚压硬化的影响。研究发现:由于激光重熔过程的高温度梯度和高冷却速度，凝固组织从上到下依次为较薄的等轴树枝晶和垂直于结合面生长的柱状树枝晶，枝晶间为小角度晶界，且存在Mn元素的偏析;激光重熔高锰钢的非均匀组织在超声滚压下具有孪生硬化行为，表面硬度和耐磨性均有较大程度的提高。因此，激光重熔技术在高锰钢的表面处理领域具有潜在的应用前景。

    激光技术激光重熔高锰钢超声滚压孪生硬化磨损机理

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    基于激光复合再制造技术的H13钢粉末修复45钢的组织演变及耐磨性增强

    罗子祺王长雨王钊林福兵...
    51-66页
    查看更多>>摘要：激光定向能量沉积(LDED)是受损大型关键构件几何特征修复和性能强化的典型修复技术，但其目前仍面临残余应力、孔洞和裂纹等问题。激光冲击强化(LSP)为解决以上问题提供了新思路。笔者以H13钢粉作为待沉积粉末，采用LDED技术对受损的45钢基体进行修复;然后利用LSP后处理强化LDED修复层，以解决传统LDED修复材料的质量问题。结果表明:随着LDED激光功率增大，H13钢修复层的晶粒逐渐细化，渗碳体溶解，耐磨性提升;LSP后处理会使修复层近表层的晶粒明显细化，显著降低LDED修复试样的摩擦因数，进一步提升其耐磨性。最后，笔者系统揭示了 LDED+LSP激光复合再制造工艺诱导的微观组织演化(晶粒细化和渗碳体溶解)及其增强修复层耐磨性的机制。

    激光技术激光定向能量沉积激光冲击强化激光复合再制造微观组织耐磨性

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    原位重熔对倾斜基体激光熔覆层形貌修正和组织演变影响的仿真和试验研究

    郝敬宾刘鸿仁杨树刘逸阳...
    67-77页
    查看更多>>摘要：为了研究原位重熔对倾斜基体激光熔覆层形貌和组织的影响，首先使用有限元仿真软件对倾斜基体激光熔覆及其原位重熔过程进行数值模拟，分析基体倾斜角度对熔覆层形貌的影响，研究重熔作用下熔池速度场和温度场的分布情况以及多道熔覆层宏观形貌的变化;然后进行倾斜基体熔覆层原位重熔试验，采用光学显微镜对重熔前后熔覆层的表面形貌进行分析，采用维氏硬度计、摩擦磨损试验机及三维轮廓仪等对重熔前后熔覆层的力学性能进行研究，进而研究原位重熔作用下熔覆层微观组织的变化。结果表明:熔覆层形貌主要受重力影响，当基体倾斜角度大于90°时，熔覆层溶质会发生滴落，极大地损伤熔覆层形貌;在熔覆道搭接区进行原位重熔对熔覆层平整度的提升作用最大，重熔后的表面不平整度由0。165降低到0。056;与重熔前相比，重熔后的表面粗糙度下降了 69。5％，表面硬度提升了约70 HV，磨损率降低了 76。3％;重熔后，熔覆层中上部的大量树枝晶转变为等轴晶，微观组织得到了明显细化。

    激光技术原位重熔倾斜基体激光熔覆形貌微观组织数值模拟

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    激光熔覆修复2A50-T6航空铝合金的组织与力学性能研究

    王箫扬童照鹏任旭东
    78-89页
    查看更多>>摘要：采用激光熔覆技术对2A50-T6航空铝合金进行了损伤修复，探究了激光工艺参数对显微组织和力学性能的影响规律，重点分析了修复区域气孔等冶金缺陷的形成及其对抗拉强度的影响机制。结果表明，熔覆层中的气孔主要由溶解气体形成的冶金气孔和金属蒸气喷射引发的工艺气孔组成。激光工艺参数是影响致密度的主要因素，最佳工艺参数为2000 W激光功率、12mm/s扫描速度、0。8g/min送粉速度和1。6 mm光斑直径。熔覆层主要由a-Al与Al-Si共晶构成，包含少量的Mg2Si增强相。熔覆层仅有极少量的气孔，致密性达99。96％。激光熔覆修复铝合金的抗拉强度达到基体的93。18％。

    2A50-T6铝合金激光熔覆修复显微组织气孔缺陷力学性能

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    激光清洗工艺对航空铝合金组织及疲劳性能的影响研究

    程程余玮琛丁瑶邱太文...
    90-99页
    查看更多>>摘要：采用脉冲激光器，开展了航空铝合金表面漆层去除试验，通过外观检查、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验，研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明:当激光功率和脉冲频率分别为80 W和100 kHz时，可去除铝合金表面环氧底漆涂层，但试样表面仍有漆层残余。当激光功率和脉冲频率分别达到500 W和500 kHz时，表面温度最高不超过115 ℃，未观察到明显的热影响区，材料表面10 μm深度范围内的组织出现部分烧蚀和熔化现象。激光清洗后，材料的硬度增加，并且随着激光功率、频率、能量密度的增加，硬度增幅逐渐减小。拉伸性能结果显示，激光清洗后的试样抗拉强度、屈服强度和延伸率较空白试样均略微下降。高周疲劳试验结果表明，与空白试样相比，激光清洗后的带漆试样的疲劳性能下降11。76％，这主要是激光清洗造成了表面粗糙度增加。经阳极氧化和喷漆处理后，激光清洗去漆不会进一步增加阳极氧化造成的疲劳损伤。

    激光技术激光清洗航空铝合金热影响区力学性能疲劳性能

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    6061铝合金表面激光粗化技术研究

    李春杜欣蔚杜宝宪张子昌...
    100-109页
    查看更多>>摘要：采用激光表面处理技术对6061铝合金薄壁件进行表面粗化，并与用常规喷砂工艺处理的样品进行对比。研究了激光表面处理技术对6061铝合金表面显微形貌、物相组成和粗糙度的影响，测试了 3种典型涂料在6061铝合金表面的润湿性和附着力。结果表明，脉冲激光束将铝合金瞬间气化或熔融，并在其表面形成圆斑，周围的飞溅颗粒表面有薄氧化层;其表面粗糙度随处理次数的增加呈线性增加，处理次数为5次时与喷砂处理结果接近(表面粗糙度为4～5μm);不同涂料的表面接触角不同，且与激光处理次数相关;3种典型涂料在激光粗化处理后6061铝合金表面的附着力为0级或1级，结合力优异。激光表面粗化有望作为铝合金有机涂料喷涂前处理工艺来替代喷砂处理工艺。

    激光技术激光表面粗化6061铝合金润湿角附着力

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