激光作為現(xiàn)代加工領(lǐng)域的一種應(yīng)用范圍較廣的加工工具,如激光打孔、金屬切割、材料焊接、熔覆制備涂層等,在汽車(chē)制造領(lǐng)域、商品加工領(lǐng)域、船舶加工領(lǐng)域和航天領(lǐng)域乃至外太空作業(yè)等有廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)節(jié)奏的高速發(fā)展,生產(chǎn)力也急需隨之提高,而如何提高激光加工的效率被現(xiàn)在社會(huì)密切關(guān)注。前期研究結(jié)果表明,在合理配置外置磁場(chǎng)的情況下,可以有效提高激光能量利用率,提高激光的燒蝕效率,從而提高激光的加工效率,針對(duì)外置磁場(chǎng)對(duì)激光的加工效率提高的問(wèn)題,論文從數(shù)值模擬分析和實(shí)驗(yàn)兩方面入手,以非鐵磁性金屬材料鋁和鐵磁性金屬材料鐵這兩種典型材料作為研究對(duì)象,開(kāi)展了磁場(chǎng)對(duì)激光燒蝕金屬靶材的影響研究,論文的研究工作為外置磁場(chǎng)下激光加工工藝參數(shù)的改進(jìn)提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。針對(duì)外置磁場(chǎng)對(duì)毫秒激光燒蝕金屬材料過(guò)程的作用機(jī)制,論文從激光燒蝕金屬的過(guò)程和電磁場(chǎng)作用的理論體系出發(fā),重點(diǎn)探討了電磁場(chǎng)對(duì)激光誘導(dǎo)熱作用的影響�；诟道锶~熱傳導(dǎo)理論,分析了金屬吸收激光能量的溫升變化,到熔融后金屬靶材的相變過(guò)程。建立了磁場(chǎng)作用下電磁力對(duì)激光燒蝕鋁、鐵的影響物理模型,并利用有限元軟件進(jìn)行多物理場(chǎng)耦合,采用繼承解的方式,對(duì)磁場(chǎng)下激光燒蝕... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電磁場(chǎng)作用激光焊接實(shí)驗(yàn)裝置圖

第1章緒論2焊接的質(zhì)量，具體實(shí)驗(yàn)裝置如圖1.1所示。圖1.1電磁場(chǎng)作用激光焊接實(shí)驗(yàn)裝置圖2012年昆明理工大學(xué)的劉洪喜對(duì)Q235鋼材上制備N(xiāo)i60CuMow復(fù)合涂層通過(guò)采用磁場(chǎng)輔助激光熔覆技術(shù)可以改善效果進(jìn)行報(bào)道[2]。涂層的微觀結(jié)構(gòu)和相分析是通過(guò)SEM，EDS和XRD進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該涂層的成分主要由一部分γ-Ni，硅化物和少量的Cu與固溶體硼化物所構(gòu)成，這種方式形成的Cr3Si晶粒精度較大。通過(guò)施加磁場(chǎng)力的作用，腐蝕電位差提高了100mv，復(fù)合熔融層的平均顯微硬度增加到913HV0.5，施加磁場(chǎng)力的數(shù)值為無(wú)磁場(chǎng)情況下的1.5倍，質(zhì)量遷移為無(wú)磁場(chǎng)輔助時(shí)涂層的36％，腐蝕電流密度降低了70％，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)施加磁場(chǎng)的作用使熔覆層的耐磨性和耐蝕性得到顯著提高，具體實(shí)驗(yàn)裝置如圖1.2所示。圖1.2磁場(chǎng)輔助激光熔覆實(shí)驗(yàn)裝置圖陸軍裝甲兵力裝備制造技術(shù)國(guó)防科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王曉明和中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室與2014年報(bào)告了在5083鋁合金表面可采用外加磁場(chǎng)的方式輔助激光熔覆五元金屬玻璃熔覆層[3]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)成分和熔覆層性能分析，結(jié)果表明，熔覆的包覆層主要是由非晶態(tài)，α-Al相和Al4NiY等金屬間化合物組成。通過(guò)施加旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使包層進(jìn)行攪拌，攪拌后非晶相含量提高，從10.2％增加至30.7％，有效抑制了多層堆疊過(guò)程中重熔區(qū)晶粒的生長(zhǎng)，并減少殘余應(yīng)力，細(xì)化了包覆層的晶

第1章緒論3粒結(jié)構(gòu)，提高了顯微硬度和韌性，通過(guò)測(cè)量，材料的平均抗拉強(qiáng)度為303MPa，占基體抗拉強(qiáng)度的110.2％。平均伸長(zhǎng)率為6.79％，占基質(zhì)的33.1％，具體實(shí)驗(yàn)裝置如圖1.3如示：圖1.3激光熔覆五元金屬玻璃裝置圖沈陽(yáng)航空航天大學(xué)國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的欽蘭云于2014年報(bào)告研究了磁場(chǎng)對(duì)激光沉積鈦合金攪拌作用影響材料結(jié)構(gòu)和性能[4]。將旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)裝置納入激光成形系統(tǒng)并進(jìn)行了激光沉積鈦合金凝聚實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究了采取不同磁場(chǎng)參數(shù)，研究其對(duì)鈦合金的宏觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)的影響，并檢測(cè)了鈦合金沉積后的顯微硬度。結(jié)果表明：由于磁場(chǎng)的作用使得熔池中形成強(qiáng)對(duì)流，于沉積層的表面形成凹形。通過(guò)改變磁場(chǎng)的攪拌速度，可以細(xì)化沉積層的α層結(jié)構(gòu)，并提高硬度至440HV0.1。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的施加使熔池的對(duì)流加強(qiáng)，增加熔池的冷卻效率，對(duì)沉積層中的層狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)化，并改善了沉積層的機(jī)械性能，具體實(shí)驗(yàn)裝置如圖1.4所示：圖1.4磁場(chǎng)影響激光沉積鈦合金實(shí)驗(yàn)裝置圖2014年浙江工業(yè)大學(xué)激光加工技術(shù)工程研究中心的胡勇針對(duì)熔池內(nèi)部流場(chǎng)和熱力場(chǎng)難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量的問(wèn)題建立了物理模型[5]�；诠桃憾嘞嘞到y(tǒng)模型，并考慮了固液相變，傳熱和流動(dòng)，表面張力，熱浮力和激光熔池中的安培力，電磁激光復(fù)合材

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]永磁體間的磁力和磁力矩研究[D]. 歷建剛.吉林大學(xué) 2015

碩士論文
[1]高溫合金毫秒激光打孔實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D]. 朱林中.江蘇大學(xué) 2017
[2]毫秒脈沖激光燒蝕鋁板實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬計(jì)算[D]. 吳寶.北京理工大學(xué) 2016
[3]交變磁場(chǎng)下鐵基合金粉末激光熔層組織與性能研究[D]. 宗磊.燕山大學(xué) 2016
[4]磁場(chǎng)輔助光纖激光焊接工藝研究[D]. 趙澤洋.華中科技大學(xué) 2016
[5]毫秒脈沖激光燒蝕下金屬靶材溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力分析[D]. 趙志培.天津大學(xué) 2012
[6]激光熱處理過(guò)程中材料的激光吸收率研究[D]. 陳君.浙江工業(yè)大學(xué) 2008



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