王志国
- 作品数：31 被引量：77H指数：5
- 供职机构：中国科学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国防科技重点实验室基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术电子电信航空宇航科学技术更多>>
- 基体表面粗糙度对激光沉积不锈钢形貌、组织及性能的影响
- 2020年
- 目的研究基体待沉积表面粗糙度的变化对激光沉积之后沉积层质量(宏观形貌、微观组织和力学性能)的影响,从而获得形貌、组织及性能优良的沉积层。方法采用316L不锈钢粉末,在不同表面粗糙度状态下P20钢基体表面分别进行单道单层、薄壁、多道搭接及块体沉积实验,获得测试分析所需沉积层,基于OM、SEM以及拉伸试验对沉积层组织性能进行分析。结果单道单层时,相对于铣削基体表面沉积层,喷砂基体表面沉积层的熔高、熔深增加幅度达到了100%,而熔宽增加较平缓;单道薄壁时,在前5层的沉积中,喷砂基体表面沉积高度增长达到2.5 mm,铣削表面沉积高度仅为前者一半,喷砂基体上沉积层内部孔隙率仅为铣削基体的31%;多道搭接时,随着粗糙度的增大,沉积层截面纵向尺寸H的内部增长范围持续变大,而横向尺寸L范围保持稳定。喷砂基体表面沉积层的σb为540.93 MPa,而铣削基体上的σb为523.12 MPa。结论随着基体表面粗糙度的增加,沉积过程中陷光效应相应增强,单道单层沉积层的宏观形貌尺寸随之增大。对于薄壁沉积,基体粗糙度对薄壁高度的影响主要集中在前5层,粗糙度的增大使得沉积高度生长加快,内部孔隙率减小。多道搭接时,粗糙度越大,熔高熔深方向的尺寸变化越大,沉积层内部枝晶更加粗大,且不均匀。沉积层内部的抗拉强度随粗糙度的增大而提升。
- 聂长武赵吉宾赵吉宾赵宇辉何振丰王志国王志国
- 关键词：激光沉积形貌力学性能
- 工艺参数对管材激光切割形貌的影响规律研究被引量：1
- 2020年
- 使对Q235管材进行了激光切割工艺试验,研究了激光功率、切割速度对切口处热影响区尺寸、切口宽度、切口角度、切口表面粗糙度的影响规律。结果分析表明:在本实验所应用的激光功率和切割速度范围下,较高的激光功率可使切口处的热影响区尺寸、切口宽度及表面粗糙度值增大,而降低切口倾角较小,同时切口倾角和切口表面粗糙度也明显降低。
- 赵宇辉王志国王志国王志国赵吉宾聂长武
- 关键词：激光切割管材热影响区
- 增减材复合制造316L不锈钢的滑动磨损特性研究被引量：2
- 2023年
- 研究了激光选区熔化(SLM)/铣削增减材复合制造工艺对316L不锈钢滑动磨损特性的影响规律。在增减材复合加工机床上分别采用单一增材方法和增减材方法制备316L不锈钢试样,在一台加工中心上制备传统铸造316L不锈钢试样。激光能量密度E设置为112.5~183.3 J·mm^(-3),铣削每齿进给量设置为0.02~0.08 mm。首先测试分析了试样致密度、组织缺陷、显微组织、显微硬度及表面粗糙度。在与Si3N4陶瓷球配对的干式滑动试验后,对摩擦因数、磨损率、磨痕形貌及元素组成进行测试分析。结果表明,SLM成形材料的致密度和硬度在E=150.0 J·mm^(-3)时取得最高值。增减材试样的表面粗糙度明显低于增材试样,在每齿进给量相同时略高于铸造铣削样。SLM成形材料的摩擦因数范围为0.93~1.03,在最致密时取得最低值并略低于铸造材料。增减材表面在30 min内的总磨损率随每齿进给量的减小而降低,其数值为8.44×10^(-8)~12.17×10^(-8)mm^(3)/mm,低于增材表面,在每齿进给量相同时略高于铸造铣削表面。增减材表面在滑前12 min内的磨损机制为磨粒磨损,而黏着磨损及材料断裂现象比其他两种表面轻微。滑动30 min后SLM成形材料主要的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,以及缺陷引起的材料断裂,而材料黏着是其磨损面氧化的主要原因。
- 唐成铭赵吉宾赵吉宾赵宇辉
- 关键词：激光光学铣削表面形貌
- 激光熔化沉积TC4钛合金电涡流检测仿真及亚表面缺陷检测
- 2024年
- 激光熔化沉积零件制造及使用过程中容易产生缺陷,电涡流检测是一种非接触检测方法,针对表面及亚表面缺陷具有很高的检测灵敏度,易于实现自动化检测,在增材制造领域极具应用前景。通过有限元仿真技术建立无缺陷TC4钛合金增材样件电涡流检测模型,模拟电涡流检测过程中电场强度的分布规律,研究激励频率、提离量对电涡流检测信号的影响。研究发现,针对样件内不同深度的位置激励频率存在最佳区间,而提离量则应尽可能采用较小值。采用激光熔化沉积技术制备了含有亚表面缺陷的TC4钛合金试验样件,用于电涡流检测试验测试,将电涡流检测设备与机器人集成,采用机器人做执行机构来保证提离量及运动的平稳性,最终获得的试验结果与仿真结果具有较好的一致性。
- 赵宇辉赵吉宾赵吉宾何振丰王志国王志国
- 关键词：激光熔化沉积电涡流检测有限元仿真TC4钛合金
- 模具钢表面激光沉积316L不锈钢的组织转变及差异性被引量：3
- 2021年
- 为了揭示Cr系注塑模具钢表面采用异种材料沉积过程的组织演变机制,在两种模具钢表面沉积316L不锈钢,利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等表征微观组织及硬度特征,并结合熔凝动态过程及Schaeffler相图分析界面及沉积层区组织转变机理。结果表明:由于基体元素组成及组成相分布的差异,导致在沉积层界面的组织转变呈现明显差异性。高Cr莱氏体钢组织过渡区厚度为200μm,过渡区组织形态和组成相明显区别于沉积层其他区域,碳化物在过渡区经历了先局部聚集性长大、之后枝晶间均匀分布等复杂变化;而P20钢沉积层的组织过渡区厚度小于20μm,组织以枝晶方式生长且与沉积层非过渡区连通,同时枝晶内发现了弥散分布的颗粒状碳化物。在熔池中C,Cr,Ni等元素的动态变化作用下,两种钢沉积层的非过渡区组成相也呈现明显差异,高Cr莱氏体钢和P20钢沉积层的基体相分别为奥氏体相与马氏体相,由此导致其硬度值变化范围分别为295~325HV_(0.2)和500~575HV_(0.2)。
- 王志国王志国赵吉宾赵吉宾赵宇辉张宏伟
- 关键词：模具钢激光沉积
- 激光选区熔化/干式铣削复合加工实验研究被引量：1
- 2022年
- 为研究激光选区熔化增材与干式铣削减材复合加工中的工艺交互作用对零件成形质量的影响,以316L奥氏体不锈钢粉末为研究对象,分别采用单一增材工艺和“增材-减材”交替复合加工工艺制备试样,分析成形区的致密度、残余应力。实验结果表明,在制件致密度和残余应力方面,以上两种加工方法均受到激光能量密度的影响且规律相似。此外,复合加工中的铣削减材工艺会对成形样件的致密度和残余应力造成影响,在激光能量密度设置为100 J·mm^(-3)和125 J·mm^(-3)时,铣削减材工艺可以明显提高致密度并降低残余应力水平。
- 唐成铭赵吉宾赵吉宾赵宇辉周波
- 关键词：增材制造致密度残余应力
- 工艺参数对等离子弧沉积316L不锈钢形貌及组织的影响
- 2020年
- 以316L不锈钢粉末为原料,采用等离子弧沉积技术在高沉积速率下获得了致密无缺陷的单道试样。首先研究了沉积电流、扫描速度、送粉速度与沉积层高度、沉积层宽度、沉积角之间的关系,然后对沉积试样的微观组织和组成成分进行了检测与分析。结果表明:沉积角随着送粉速度的增大而增大,随着沉积电流的增大而减小;沉积角主要是锐角,有利于试样的沉积;沉积电流对沉积层宽度的影响最大,扫描速度对沉积层高度的影响最大,稀释率随着扫描速度的增大而减小,随着沉积电流的增大而增大,随送粉速度增大而减小;沉积试样成分均匀,凝固组织为奥氏体和铁素体。
- 尚晓峰李世硕王志国王志国赵吉宾赵宇辉聂长武
- 关键词：形貌
- 激光选区熔化AlSi10Mg铝合金激光熔化沉积连接区密集气孔缺陷特性以及缺陷消除方法
- 2023年
- 采用激光熔化沉积(LMD)工艺对激光选区熔化(SLM)成型的AlSi10Mg合金进行连接,对连接区进行X射线检测,检测结果显示连接区存在密集气孔。分析气孔形态、分布位置及其对试样力学性能的影响,并探寻消除该缺陷的方法。结果表明:密集气孔主要分布在基材与连接区交界的熔合线处,孔径为0~20μm,气孔在X射线底片上形成了水印现象;密集气孔在熔合线处的聚集导致该位置处的硬度远低于连接区和基材,从而影响了该处的力学性能;预热能够有效减轻该缺陷,使密集气孔均匀分散到整个连接区中,消除水印现象;预热试样的力学性能相比未预热试样显著提高,熔合线处的显微硬度为90.8 HV,抗拉强度为287 MPa(达到了基材的76.5%),较未预热试样分别提高了45%和19%;预热前后拉伸试样均为脆性断裂,预热提高了试样的延展性,延伸率达到5.0%。
- 付继康刘红军赵吉宾赵宇辉贺晨王志国
- 关键词：激光技术激光熔化沉积连接技术
- 高强度Al-Mg-Sc-Zr合金的激光熔化沉积工艺研究被引量：5
- 2023年
- 基于激光熔化沉积技术制备了高强度Al-Mg-Sc-Zr合金试样,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度和室温拉伸等试验方法,研究了能量密度和送粉速率对沉积试样的致密度、微观组织演变和力学性能的影响规律。结果表明:在送粉速率一定的条件下,随着能量密度的提高,沉积试样的致密化行为逐渐增强,致密度呈现逐渐升高的趋势。随着送粉速率的提高,趋势愈发显著。在送粉速率为5.5 g/min、能量密度为50~150 J/mm^(2)的条件下,试样致密度从97.88%提高至99.47%。在优化的工艺条件下,即能量密度为100 J/mm^(2)、送粉速率为2.5 g/min时,获得了最优综合力学性能的沉积态试样,其致密度、屈服强度、抗拉强度、延伸率以及显微硬度分别为99.51%、268 MPa、450 MPa、18.4%和120.18 HV0.2。
- 邹健刘红军赵宇辉赵吉宾赵吉宾王志国
- 关键词：激光技术激光熔化沉积工艺参数
- TA15钛合金激光熔化沉积制件超声相控阵检测
- 2020年
- 为了确保激光增材制件的质量安全,对其进行可靠的无损检测与评价尤为重要。针对TA15钛合金激光熔化沉积制件,使用常规超声以及超声相控阵检测技术对其内部缺陷进行检测,重点研究了激光增材制件内部缺陷的超声检测特性以及超声相控阵检测技术在增材制件上的应用优势。使用激光熔化沉积技术制备了含有熔合不良缺陷的试验样件,从XYZ 3个方向分别对样件进行了全面检测。结果表明,激光增材制件内部的缺陷具有明显的方向性,因此,为了确保激光增材制件检测结果可靠,应从XYZ 3个方向分别进行全面检测。相比与常规超声检测,超声相控阵检测技术大大提高了检测效率,能够直接成像缺陷的轮廓边界,降低了技术依赖性及人工疲劳性,针对大型增材制件的检测需求具有广阔的应用前景。
- 何振丰赵宇辉赵吉宾赵吉宾王志国
- 关键词：激光熔化沉积超声相控阵检测超声
