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中国激光
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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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    激光加工碳纤维增强复合材料及其在航空航天领域应用(特邀)

    李欣宋绮梦张学强王少乾...
    1-22页
    查看更多>>摘要：碳纤维增强复合材料(CFRP)以其轻质高强、可设计性强等优势已成为航空航天领域不可或缺的关键材料之一.为满足制造装备的要求,需对一体成型的CFRP构件进行二次加工,然而CFRP非均质、各向异性、层合结构等特征使其在加工过程中易出现分层、毛刺、热影响区较大等缺陷.概述了CFRP各种加工方法的研究进展,对比分析了CFRP不同加工方法的优缺点,从方法、工艺及机理层面介绍了激光加工CFRP的研究现状,总结了CFRP在航空航天领域中的应用,分析讨论了CFRP激光加工当前面临的挑战和今后的研究重点.

    激光技术碳纤维增强复合材料加工工艺超快激光航空航天

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    新能源汽车用铝合金激光-电弧复合焊接研究进展(特邀)

    王晓南陈夏明环鹏程李响...
    23-40页
    查看更多>>摘要：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措.近年来,作为新能源汽车制造的重要结构材料,车用铝合金性能的不断提升给后续的焊接加工带来了全新的挑战.与传统弧焊热源相比,激光-电弧复合热源具有诸多优势,为抑制铝合金焊接缺陷并提升焊接接头系数提供了新途径.较为全面地总结了近年来国内外学者在铝合金焊接缺陷(如软化、气孔)等形成及调控方面的研究进展,分析了现有研究工作中存在的问题并给出了激光-电弧复合焊接铝合金未来的研究方向,旨在为后续研究及应用提供参考.

    激光技术激光-电弧复合焊接铝合金软化气孔力学性能

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    超声复合激光制造技术研究进展(特邀)

    姚喆赫潘成颢迟一鸣陈健...
    41-59页
    查看更多>>摘要：超声复合激光制造技术通过施加外部超声以提升激光制造的加工能力与质量,已成为国内外研究热点.分析了当前超声复合激光制造技术涉及的耦合机理,并综述了超声在激光制造过程中的作用机制.根据超声振动模块与基体的接触模式将超声引入方式划分为固定接触式、移动接触式、非接触式,并分别阐述三种超声引入方式的优势与缺点.进一步,从增材、等材、减材制造三个方面全面讨论了不同超声引入方式和不同激光制造技术相结合的超声复合激光制造技术,探讨了不同复合制造技术的原理和技术特点,归纳了超声振动在激光制造过程中的影响规律.在当前研究进展基础上对超声复合激光制造技术的发展方向进行了展望.

    激光制造复合制造超声振动耦合机制超声引入方式

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    金属材料激光微焊接研究进展(特邀)

    杜伟哲黄旭霆郑敏肖荣诗...
    60-76页
    查看更多>>摘要：设备器件精密化、微型化是工业发展的重要趋势.在航空航天、动力电池、消费电子、生物医疗等应用领域中,零部件的日益微型化对微加工工艺提出了更高的要求.金属材料微焊接是微加工领域的重要需求之一,而激光具有能量密度高、热输入精确可控、焊接变形小等特点,是金属材料微焊接的重要技术手段.对金属材料激光微焊接技术展开了探讨,明确了其内涵,阐明了微尺度效应的影响,并总结了激光微焊接常见的缺陷及其质量控制方法,介绍了同种金属材料和异种金属材料激光微焊接的重要应用前景.最后,指出了金属材料激光微焊接技术存在的问题,并展望了未来的发展方向.

    激光技术金属箔材激光微焊接尺度效应工艺参数应用

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    基于高密度点云的激光焊接缺陷智能在线检测(特邀)

    张臣胡佩佩朱新旺杨长祺...
    77-88页
    查看更多>>摘要：铝合金薄板激光焊接经常会出现咬边、凹陷等表面缺陷.这两种缺陷由于尺寸小、特征相似,难以通过传统视觉在线检测手段对其进行精确分类和测量.开发了一种基于深度学习缺陷分类-点云测量的在线监测系统,利用高密度的点云数据对缺陷进行识别、分类与测量,解决了上述检测难题.通过双目结构光传感器采集点云数据;利用基于区域推荐网络的卷积神经网络模型识别和定位缺陷;在识别和定位缺陷后,通过对局部缺陷区域的点云进行操作,快速测量缺陷尺寸.高密度点云数据训练的模型的识别准确率达到93％,高于传统二维视觉传感器图像训练的模型.该检测系统在线检测允许的最大焊接速度为316.87 mm/s,适用于大多数激光焊接.

    激光技术激光焊接焊接缺陷实时检测高密度点云数据深度学习

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    激光清洗技术研究进展及挑战(特邀)

    朱国栋张东赫李志超苏轩...
    89-112页
    查看更多>>摘要：开展激光高效清洗基础理论及装备的研究是对《中国制造2025》纲要的具体落实,符合我国可持续发展战略,有利于提高航空航天、轨道交通、海洋船舶等装备的自动化程度,对于我国产业结构的升级与优化具有重要意义.尽管国外发达国家在激光清洗的基础理论、工艺探索、工程应用方面开展了大量的工作,但仍普遍存在构件清洗效率低、耦合机制不清晰、评价标准和在线监测技术有待完善等问题.针对我国航天、高铁、海洋等领域对激光清洗的重大需求,以航天新一代固液冲压发动机的TA15钛合金进气道、高铁车体特征件和转向架零部件、海洋船舶制造中的舱口盖等大型复杂构件为研究对象,介绍了激光清洗机制及工艺、清洗过程中多元参数的在线监测、清洗智能装备技术等方面的研究进展,以期为我国未来智能激光制造的可持续发展提供一定参考.

    激光技术激光清洗清洗机制智能选区工程应用

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    高性能金属激光能量场表面热处理技术研究现状及展望(特邀)

    李坤房嘉辉廖若冰姜艳红...
    113-129页
    查看更多>>摘要：激光能量场表面热处理是提升金属零件表面性能、延长其使用寿命的重要技术手段之一.近30年来,国内外对该技术展开了大量研究.相较于传统的表面热处理技术,激光能量场表面热处理具有更加高效、精准和清洁的优势.本文首先探讨了激光能量场表面热处理技术的优劣以及模拟过程中温度、流体和相场的多物理场方程,接着综述了激光表面淬火、激光重熔、激光表面合金化、激光熔覆和激光冲击喷丸等5种典型激光能量场表面热处理技术的研究现状,然后根据工程应用需求对改善零件表面耐磨性、耐蚀性和残余应力的研究结果进行了总结,最后展望了激光能量场表面热处理未来潜在的研究方向.

    激光技术激光能量场表面热处理耐磨性耐蚀性残余应力

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    激光增材成形纯锌的微观组织及力学性能各向异性研究(特邀)

    赵彦喆董志王迪宋长辉...
    130-140页
    查看更多>>摘要：重点研究了激光选区熔化成形纯锌(Zn)的微观组织和力学性能的各向异性及产生机理.分别对垂直和平行两个构建方向的纯锌试样进行了试验研究,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对晶粒尺寸、形貌、取向和分布进行了表征.结果表明:纯Zn试样在垂直平面上存在粗柱状晶,平均晶粒尺寸约为17.24 μm,晶粒取向优先沿<0001>方向生长;在水平平面上则表现为等轴晶粒,表现出较弱的<10(1)0>与<11(2)0>纤维织构,等轴晶的平均晶粒尺寸为10.21 μm,相比垂直平面减小了约40.8％.沿水平平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为123.5 MPa和11.7％,而沿垂直平面成形的试样的极限抗拉强度和延伸率分别为108.0 MPa和14.1％.SLM成形纯锌在微观结构与力学性能上均存在明显的各向异性:沿水平平面成形的试样的强度高,归因于更细小的晶粒尺寸和更大的初始位错密度;沿垂直平面成形的试样的延展性更好,则是因为更多的高角度晶界有效阻碍了裂纹偏转.研究结果揭示了激光选区熔化增材制造纯Zn的微宏观各向异性机理,为Zn在医用植入物中的应用提供了理论参考.

    激光技术激光选区熔化纯锌各向异性力学性能微观组织

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    激光增材制造铜铬锆合金研究进展:成形行为、微观组织和综合性能(特邀)

    陈兴宇李昊陈乔雨徐海升...
    141-159页
    查看更多>>摘要：铜铬锆(CuCrZr)作为沉淀硬化合金,以其良好的耐热性、耐腐蚀性以及优异的力学、电学和热学性能而被广泛应用于航空航天、核能化工等领域.然而,CuCrZr是当前激光增材制造(LAM)难成形材料之一,相关研究报道还很有限.本文综述了近年来激光粉末床熔融(L-PBF)制备CuCrZr合金的研究进展,重点探究了绿激光与近红外激光对成形质量的影响规律,分析了热处理及构建方向与微观组织、力学性能的内在联系,并研究了热处理对于电学、热学性能的强化机制.近红外激光制备样品的致密度波动范围大(95.5％～99.9％),绿激光制备样品的整体致密度较低但波动范围较小(96.5％～98.5％),工艺参数仍有优化空间.合金的微观组织和综合性能都存在各向异性,即沿水平方向的晶粒细小,沿垂直方向的晶粒为柱状晶粒.固溶处理会使合金的熔池边界消失并改变晶粒形态,时效处理导致合金产生沉淀并改变晶粒取向.500℃左右处理1～2 h的直接时效处理对力学性能的提升最大,时效处理通过降低位错密度、减少热残余应力和促进沉淀物的形成,显著增强了合金的力学性能.对电学、热学性能提升最大的热处理条件为950～1000℃的固溶退火处理1h+500℃左右的时效硬化处理1～3 h,这是因为固溶退火+时效硬化处理降低了位错密度和残余应力,并产生了有益的沉淀物.本文总结了L-PBF制备CuCrZr合金的成形行为、微观组织和综合性能的研究进展,并对其研究前景和发展方向进行了展望.

    激光增材制造铜铬锆合金成形行为微观组织综合性能

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    激光选区熔化成形低角度无支撑结构的方法与工艺研究(特邀)

    胡伟南冯颖王迪闫星辰...
    160-172页
    查看更多>>摘要：为了实现激光选区熔化(SLM)无支撑低角度成形,进而提高样件的成形效率和降低打印成本,笔者提出了一种基于加工层角度自适应下表面工艺区域的划分方法,并对该方法成形的样件的表面质量以及该方法的适用性进行了探究.结果表明:过高或者过低的能量密度都会对悬垂区域的多层成形产生负面影响,采用适熔工艺成形悬垂结构能在保证低孔隙率的同时实现多层打印.将悬垂结构进行上、下、内表面区域划分,基于向下比较层数T进行区域面积调控能够显著影响悬垂样件的可制造性和结构完整性,应用下表面工艺区域的面积越大,悬垂样件的成形性越好.对上下表面的成形机理进行了深入分析,结果显示,下表面的成形质量主要受粘粉以及熔池下陷引起的凸起的影响,而上表面除了受粘粉影响外,还主要受阶梯效应和轮廓边界熔道间隙的影响.最终,成形了不同尺寸的测试样件以及最低角度为15°的叶轮零件,证明了所提低角度成形方法的可行性.

    激光技术激光选区熔化无支撑打印低角度成形机理表面质量

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