参加2019年物理学术竞赛，所做第16题镍钛合金发动机的正方汇报PPT。在陕西赛区以及西北赛区使用过。

采用含有一定量纳米铝粉的钴基合金粉末作为涂层原材料,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用激光搭接原位反应制备陶瓷相颗粒增强钴基合金涂层。通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜和显微硬度实验等分析手段对实验制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明,在优化了的激光制备工艺参数(电流175 A,频率15 Hz,脉宽3 ms,速度4.0 mm/s)及搭接率在20%～25%时,在Cu-Cr合金表面制备出了陶瓷相颗粒增强钴基合金涂层。Co基合金涂层和基体间形成了界面的冶金结合。涂层中原位生成了陶瓷相颗粒,最大颗粒的粒径在3 μm左右,多数为细小且呈弥散分布的近似球形颗粒,起到了增强基体的作用。Co基合金的主要结晶方式是以原位生成的陶瓷相为中心,带动周围Co基合金液体结晶,反过来结晶后的合金对陶瓷相进行包裹,控制了陶瓷相的聚合,并使其弥散分布、颗粒细小化。Cu-Cr合金表面涂层的平均显微硬度由基体表面的94HV增到了300HV。

通过反复校正等离子体温度和光谱强度，对合金中主要和次要元素进行准确的定量CF-LIBS分析

为解决脉冲激光焊接工艺参数多，参数调整依赖经验的现状，采用二次回归正交旋转组合的方式，设计激光焊接TC4薄板的试验方案。基于响应面法构建TC4薄板激光焊接工艺参数（电流、脉宽、频率）与预测响应值（接头拉伸强度）之间的数学模型，并通过该数学预测模型对各焊接工艺参数在焊接过程中的影响规律进行了研究。分析表明，焊接电流对激光焊接接头的拉伸性能具有主要影响，而脉宽和频率在对接头拉伸性能的影响方面具有明显的交互作用，且任一单因素对接头拉伸性能的影响效果均小于焊接电流。得到适用于1.5 mm厚TC4薄板的最优焊接工艺参数，并进行了相关试验验证，结果表明，所建模型与实际符合良好，具有工程实用价值。

为实现航空钛合金关键结构的改性去应力修复，在钛合金表面Nd:YAG激光制备了梯度改性修复层，扫描电镜(SEM)观察了微观组织，用能谱分析仪（EDAX）分析了元素成分和含量，测量了抗热震和热疲劳性能。结果表明，修复层微观组织主要为粗大和不完整的树枝晶、相对较细小的等轴和近等轴晶及细小短纤维状形态；随Cr3C2含量增加，树枝晶的数量、大小均呈上升趋势。梯度修复层比传统复合涂层具有更优异的抗热疲劳和热震性能。修复层表面氧化膜均匀致密，主要为连续的短纤维状组织，Ti600基体的氧化膜主要为疏松的金红石结构的颗粒状TiO2晶粒，以多面体规则形状堆垛，且晶粒粗大。

为研究激光喷丸镍基合金残余应力的高温松弛行为，首先对IN718 合金进行单次激光喷丸强化，随后，对喷丸后试样进行高温保持，对比分析了不同保温温度和不同保温时间下残余应力值、半峰宽值(FWHM)变化及晶粒演变特征。结果表明，激光喷丸后，喷丸区域呈残余压应力状态，FWHM 值升高，近表层材料晶粒明显细化；高温保持过程中试样的残余应力松弛量与保温温度和保温时间呈正相关。应力松弛速率在保温初期较大，随后逐渐减小。保温温度为800 ℃，保温时间为300 min 时，残余应力松弛量最大，松弛幅度达82.14%。保温温度一定时，材料表面FWHM 值下降幅度随保温时间的增大而增大，600 ℃保温温度下，FWHM 值变化不明显。600 ℃保温300 min 后材料的晶粒尺寸仍较小，晶粒细化效应仍然显著，而800 ℃保温下晶粒长大迅速，保温300 min后材料的晶粒细化效应基本消失。

采用连续点式锻压激光快速成形技术制备了TA15合金厚壁件，研究了不同退火温度对连续点式锻压激光快速成形TA15合金的显微组织以及室温拉伸力学性能的影响。分析了连续点式锻压塑性变形区大小及所制备TA15合金显微组织的形成机理，解释了退火过程中TA15合金层片组织转变为等轴组织的原因。实验结果表明，随着退火温度的升高，TA15合金退火组织等轴α晶粒体积分数越高，且晶粒尺寸越大，同时退火TA15合金强度降低、塑性升高。

采用3 kW光纤激光偏置铝侧焊接的方式，完成了TC4钛合金和6082铝合金的连接。测试了接头的宏微观组织及力学性能特征，通过有限元方法对接头的温度场分布及钛/铝结合界面的热循环曲线进行了模拟。研究结果表明，钛/铝激光偏置焊接可获得无裂纹、无气孔,具有良好拉伸强度的接头，钛试板在焊接过程中发生部分熔化，端面变得不平整。在凝固过程中，钛/铝结合界面会形成一个厚度较薄的钛/铝金属间化合物层，其主要相为TiAl3。拉伸试验表明，接头的最高抗拉强度为153 MPa，是铝基材强度的72.9%；接头的断裂模式为脆性解理断裂，断裂发生在金属间化合物层位置，引起断裂的脆性相为TiAl和TiAl3。

激光熔钎焊是利用两种合金熔点的差异，通过激光加热使低熔点材料（母材和填充材料）熔化，在接头界面与固态高熔点母材相互作用达到冶金结合的异种合金连接方法。按激光能量吸收机制对激光熔钎焊进行了分类，并结合所做工作，阐述了激光熔钎焊方法的发展及研究进展。

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