孙瑞峰
- 作品数：7 被引量：45H指数：3
- 供职机构：中航工业北京航空制造工程研究所更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺航空宇航科学技术一般工业技术更多>>
- 二次法激光加工小孔技术被引量：12
- 2014年
- 为了提高激光加工航空发动机气膜冷却孔质量,介绍了一种采用焦耳级脉冲能量毫秒激光在镍基高温合金上快速加工初始通孔,再采用毫焦耳级脉冲能量纳秒激光扩孔的二次加工小孔方法。通过该方法试图消除毫秒激光加工小孔产生的再铸层以及解决纳秒激光直接加工几乎无再铸层小孔效率低、深度有限的问题,从而实现更高效率加工高质量气膜冷却孔。试验研究结果表明,该方法可以有效去除毫秒激光加工小孔孔壁的再铸层,改善孔壁表面质量,与纳秒激光直接加工小孔比较,在加工1mm左右深的小孔时可以提高加工效率,但加工2mm以上深度的小孔时,对提高加工效率的作用不明显。基于试验结果及分析,对二次法加工小孔提出了改进措施。
- 张晓兵孙瑞峰
- 关键词：激光纳秒激光
- 高温合金皮秒激光旋切制孔孔壁特征研究
- 研究了脉宽为2.1ps的超短激光采用旋切法在不同厚度Ni3Al基定向凝固高温合金试样上,加工气膜孔的孔壁形貌.实验表明,孔壁上出现了周期性的条纹结构,条纹间距约为l5μm,是由激光在孔壁上形成的烧蚀通道组成.在加工1mm...
- 孙瑞峰张晓兵曹文斌巩水利张晓鹏
- 关键词：高温合金气膜孔
- 文献传递
- Ni3Al基定向凝固高温合金皮秒脉冲激光打孔研究
- 2013年
- 研究了皮秒脉冲激光以旋切法在Ni3Al基定向凝固高温合金上加工的微孔，并采用扫描电子显微镜和电子能谱仪观察了微孔的加工质量及激光诱导的缺陷区。实验结果显示，在孔周围没有出现飞溅物和微裂纹等传统缺陷，在孔壁上发现了少量的熔渣和一层厚度在微米量级的氧化物再铸层，而再铸层中含有氧元素是由脉冲激光旋切加工过程中同轴吹高压氧气所致，在紧邻再铸层的部分区域出现了由热影响所产生的相变区。由于使用的激光束，其能量符合高斯分布，从而依据加工面温度分布和激光束能量分布的对应关系，对加工区再铸层厚度进行了理论计算，获得的数值与观测到的再铸层实际厚度趋于一致。
- 孙瑞峰张晓兵曹文斌巩水利张晓鹏
- 关键词：皮秒激光打孔NI3AL
- 高温合金皮秒激光旋切制孔孔壁特征研究(英文)被引量：2
- 2013年
- 研究了脉宽为2.1 ps的超短激光采用旋切法在不同厚度Ni3Al基定向凝固高温合金试样上,加工气膜孔的孔壁形貌。实验表明,孔壁上出现了周期性的条纹结构,条纹间距约为15μm,是由激光在孔壁上形成的烧蚀通道组成。在加工1 mm厚的合金试样上的气膜孔时,孔壁光滑而且不存在再铸层,孔形整体几乎无锥度。当加工2 mm厚试样上的气膜孔时,孔入口附近的孔壁上出现了厚度在2μm到5μm之间的再铸层。通过不同厚度试样加工情况的对比,在旋切加工条件下,脉宽2.1 ps的激光不会引起热传递现象,2 mm厚试样上的气膜孔孔壁再铸层是由加工过程中等离子从深孔中排出距离过长,从而速度下降,沉积在入口孔壁上所形成。孔壁再铸层中所含的氧元素是由等离子体与辅助气中的氧气反应形成。在不同厚度试样上的气膜孔的入口处都出现了宽度约5μm的熔融区。在皮秒激光加工不引起热传递的情况下,通过激光束截面的能量分布情况与激光辐射区域温度变化的关系,计算出了熔融区的宽度值为4.7μm,与实际相符。
- 孙瑞峰张晓兵曹文斌巩水利张晓鹏
- 关键词：皮秒激光条纹
- DD6镍基单晶合金的纳秒及皮秒激光烧蚀和制孔研究被引量：15
- 2014年
- 采用脉冲宽度为100ns和2.1ps激光对厚度为0.8mm DD6镍基单晶合金进行了表面烧蚀、加工小孔等实验。观察不同脉冲能量下材料的烧蚀形貌和直径,得到了DD6镍基单晶合金等效脉冲数为670时纳秒和皮秒激光的烧蚀阈值。对纳秒和皮秒激光烧蚀凹槽剖面进行金相观察,以确定两种激光烧蚀材料的区别。在相同能量密度条件下,纳秒和皮秒激光制孔,观察孔表面和孔壁质量。实验结果表明,纳秒激光和皮秒激光对DD6镍基单晶合金的烧蚀阈值分别为1.63、0.11J/cm2;纳秒激光烧蚀凹槽内充满再铸层和微裂纹等热缺陷,而皮秒激光烧蚀凹槽内无再铸层且边缘材料的显微组织无任何变化;纳秒激光制孔表面存在飞溅物,孔口堆积冠状熔化物,孔壁存在微裂纹和20μm厚的连续再铸层,皮秒激光制孔,孔表面基本无飞溅物,孔壁上存在微裂纹和间断的再铸层,孔口较圆整。
- 纪亮张晓兵张伟孙瑞峰韩家广
- 关键词：激光烧蚀纳秒激光皮秒激光
- 脉冲能量及脉冲宽度对激光打孔物态转化的影响(英文)被引量：3
- 2013年
- 基于脉冲激光制孔过程中复杂的能量、动量及质量传输及耦合过程及气、液、固及等离子体各物态之间的转化,研制了激光打孔多物态转化计算模型,能够对脉冲能量作用下的激光打孔动态过程进行数学描述,并通过实验验证了计算模型的正确性。对脉冲能量、脉冲宽度2个参数对再铸层及去除率的影响进行研究。结果表明,脉冲能量、脉冲宽度对再铸层及去除率具有重要影响,较低的脉冲能量和脉冲宽度有利于减少再铸层,但脉冲能量较低时去除率较低,而脉冲宽度对去除率的影响比较复杂,其原因是脉冲宽度变化导致峰值功率、脉冲作用时间同时变化,因此要综合考虑这2个因素的影响。
- 王学东张晓兵张晓鹏孙瑞峰
- 关键词：激光打孔去除率
- 带热障涂层镍基单晶高温合金的激光制孔研究被引量：17
- 2014年
- 采用毫秒激光和皮秒激光在带热障涂层的镍基单晶合金上加工了气膜孔,对比研究了长脉冲与超短脉冲加工对热障涂层及金属基体孔壁形貌的影响。实验发现,波长1064 nm的毫秒激光在试样表面产生的能量密度直接影响到陶瓷层的加工。以2866 J/cm2的能量密度从陶瓷面加工,陶瓷面的熔化所需要的热积累时间长,热量会传导至高温金属,产生类似熔池的热影响;而从金属面加工则由于陶瓷是最后加工的材料,有足够的热积累时间熔化陶瓷涂层,从而直接打通小孔。当毫秒激光的能量密度提高至6369 J/cm2时,热量在涂层中的积累速度加快,陶瓷材料能够快速熔化,从而避免了金属基体先于陶瓷熔化的现象,同时,加工过程中熔化后的陶瓷会经过孔通道,从而出现附着在孔壁上的现象。采用皮秒激光加工陶瓷涂层仅需要能量密度达到32 J/cm2,皮秒激光旋切制孔是将小孔圆周上的材料全部剥蚀掉,直至孔打通,而孔内的材料会从孔中掉出。皮秒激光加工中产生的等离子体冲击力会引起涂层的开裂,由于热障涂层制备方法不同引起涂层中的裂纹方向有所不同,等离子喷涂制备的涂层为层状结构,裂纹易沿平行于表面方向生长,而EB-PVD制备的涂层为柱状晶结构,裂纹多出现在柱状晶的间隙。
- 孙瑞峰张晓兵曹文斌巩水利张晓鹏
- 关键词：激光皮秒热障涂层微裂纹
