增材制造

• 激光选区熔化成形Al-Cu-Mg合金的缺陷及组织性能研究

  马明明;王慧儒;乔雨;刘伟军;卞宏友;

  Al-Cu-Mg合金具有轻质、高比强度、耐蚀耐磨性良好等特点，被广泛应用于航空航天和汽车领域。基于激光选区熔化(selective laser melting, SLM)技术制备了Al-Cu-Mg合金试样，研究工艺参数对SLM成形Al-Cu-Mg合金的缺陷、组织及耐腐蚀性的影响，获得最优工艺参数，并探明裂纹生成机理。结果表明，当激光功率300 W、扫描速度1 400 mm/s(E_v=59.5 J/mm~3)时，试样成形质量最好，孔密度及裂纹密度较低。SLM成形Al-Cu-Mg合金的显微组织中析出了灰白色点状的Al_2Cu相，且成形过程中发生了溶质偏析，Cu元素在晶界处富集。成形过程中产生的柱状晶和柱状晶的长大是产生裂纹和裂纹跨熔池生长的主要原因，溶质的偏析在一定程度上影响了裂纹的产生。试样内部缺陷对试样的耐腐蚀性影响较大，对于成形质量最好的试样，其表面腐蚀坑最小，耐腐蚀性最好。

  2025年07期 v.45 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1810K]
  

• 激光定向能量沉积制备Fe-Cr-C-Al硬质合金组织与性能研究

  胡卓涛;吴东升;张大斌;孙杰;郑小强;黄佳瑜;刘鹏飞;

  采用激光定向能量沉积的方式在316L不锈钢基体上制备Fe-Cr-C-Al硬质合金沉积层。基于实验观测、有限元仿真以及性能试验，系统地研究沉积层元素分布、物相组成和机械性能。结果表明，沉积层中元素分布均匀，Fe、Cr元素沿线扫的波动较大，而C、Al元素较小。沉积层微观组织主要由铁素体基体、晶界残留奥氏体、(Fe, Cr)_7C_3和(Fe, Cr)_3C型碳化物构成。沉积层顶部较高的冷却速率导致晶粒尺寸较小。而底部过渡区由于基体元素的稀释，(Fe, Cr)_7C_3和碳化物总量减少导致硬度降低。性能测试发现Fe-Cr-C-Al沉积层具有较高的硬度和优异的耐磨性能。

  2025年07期 v.45 11-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 2265K]
  

• 激光选区熔化成型点阵结构节点增强策略及力学性能研究

  刘夏;余立;王振明;杨永泰;

  基于支柱的点阵结构由于其质量轻、吸能特性好、比强度高等优点，在航空航天、汽车、运动装备等领域得到广泛的应用。然而，点阵结构的连接部分与支柱中部往往比预期的承载能力要弱，导致支柱的屈服甚至破坏失效。利用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)技术，设计并制备两种新型的FCCZ(face centred cubic with Z-strut)节点增强点阵结构，包括VNS-FCCZ点阵结构与ECI-FCCZ点阵结构。通过准静态压缩试验分别探究两种不同节点增强策略下不同球径点阵结构的抗压性能以及变形破坏模式，结果表明可通过设计不同尺寸的增强节点达到重新分配应力的效果，并可通过调整相应的节点增强策略控制点阵结构的力学性能。同时表明，通过微观结构的强化机制可以指导设计性能更好的点阵结构。

  2025年07期 v.45 22-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1926K]
  

• 构建方向对激光选区熔化316L组织与疲劳性能影响

  李哲晗;谢德巧;周凯;Syed Mesum Raza Naqvi;赵剑峰;沈理达;田宗军;

  激光选区熔化的高温度梯度与高冷却速度导致成形零件具有显著的各向异性，进而导致零件在不同构建方向的承载能力不同。采用0°、30°、60°、90°4个角度成形金相试样、狗骨棒疲劳试样与疲劳紧凑拉伸试样，表征不同构建角度下316L不锈钢的显微组织差异，以及在660 MPa,R=0.1交变应力条件下的疲劳性能变化。结果表明，随着构建角度增大，平均晶粒尺寸从12.45μm降低至8.36μm,并且大角度晶界比例也随构建角度增大而升高。大角度晶界比例的增加引起位错塞积，降低了疲劳萌生寿命，因此0°试样疲劳寿命最长，90°试样寿命最短。4种构建角度分为两种疲劳裂纹扩展(FCG)模式：裂纹沿柱状晶晶粒“底部”扩展(FCG00与FCG30),阻力大、扩展慢；裂纹沿柱状晶晶粒“侧面”扩展(FCG60与FCG90),阻力小、扩展快。综上，在设计零件摆放角度时，建议调整沉积方向与主要载荷方向垂直。

  2025年07期 v.45 34-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 3536K]
  

• 面向绿色增材制造的多指标定量综合评估方法

  刘文;韦海英;张敏;

  绿色制造背景下产品加工工艺路线的决策不仅要考虑加工时间、质量以及成本等传统指标，还要关注资源消耗、环境影响等绿色指标。然而采用增材制造工艺制造产品时，其工艺参数、设备类型以及材料种类等影响因素与各指标间具有复杂的映射关系，且评估结果受到各指标权重分配的影响，进而导致增材制造产品的多指标绿色性评价存在不确定性。提出基于工艺过程的准则驱动权重分配(technique for ordering preferences by similarity to ideal solution, TOPSIS)多指标评估方法，定量比较增材制造和传统减材制造工艺在生产同一功能零件时在环境、经济、性能和生产效率4个维度的优劣性。分别构建两种工艺路线下累积能耗、制造成本、制造时间等指标的参数化模型，并基于准则驱动权重分配方法，获取完整的工艺路线决策映射空间；以某航空发动机简化轴承座为实例，探究了不同种类材料对工艺路线决策的影响，验证所提方法的适用性，为实现绿色制造背景下增材制造产品加工工艺路线不确定性评估提供了理论支撑。

  2025年07期 v.45 48-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 2378K]
  

• 激光选区熔化Cr₃C₂增强钴基合金高温抗氧化性能研究

  雷进;王思维;杨帆;黄志华;朱华敏;张弛;李林;

  采用激光选区熔化(SLM)技术制备钴基合金和Cr_3C_2/钴基合金，对比研究两种合金的高温抗氧化性能，总结添加Cr_3C_2颗粒对钴基合金高温抗氧化的影响机制。结果表明：在950℃氧化40 h, Cr_3C_2/钴基合金单位面积氧化增量仅为0.986 mg/cm~2,相比于钴基合金提升了85%。Cr_3C_2/钴基合金表面存在片状的Cr_2O_3氧化膜，CoCr_2O_4含量显著减少。添加Cr_3C_2使合金中Cr含量增加，合金表面形成连续的氧化膜，阻碍氧气向内扩散，提升合金的抗氧化性能。

  2025年07期 v.45 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1301K]
  

• 激光熔覆Stellite20合金粉末涂层耐磨性及硬度研究

  冯帅;于瑞龙;王金硕;郭志全;赵静楠;

  研究采用激光熔覆技术对40Cr表面进行改性，旨在提高其耐久性。首先，在40Cr基材上沉积Stellite20粉末的单道涂层。研究了激光功率对单道熔覆表面形貌、横截面形貌和显微硬度的影响，在固定扫描速度下确定最佳的激光熔覆参数。随后，在最佳单道激光熔覆参数下，以2.0 mm的扫描间距进行Stellite20+x%WC粉末的单层熔覆。使用扫描电镜和能谱线扫描分析所得涂层，并测量其硬度和耐磨性，对磨损表面形貌进行形态学分析。结果表明，激光功率的提高导致熔覆层的熔覆宽度、高度和深度增加，从而显著提高了合金涂层的硬度。涂层和基材之间的元素相互渗透，形成了良好的冶金结合。此外，横截面硬度可分为3个区域：高硬度区、缓慢下降区和低硬度区。与基材相比，熔覆后涂层的磨损量显著降低，磨损性能得到显著提高。磨损机制从黏着磨损转变为磨粒磨损。

  2025年07期 v.45 66-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2155K]
  

激光焊接

• 蓝宝石与钛合金的超快激光焊接研究

  李梦阳;杨胶溪;张伟;蔡敏;杨炳东;

  透明玻璃材料由于具有良好的特性而引起了人们的广泛关注，一些应用要求对这种透明玻璃与金属进行微焊接。在没有中间层的情况下，采用飞秒激光成功实现蓝宝石与钛合金的直接焊接。研究不同飞秒激光单脉冲能量焊接蓝宝石与钛合金的焊接形貌和剪切强度，并对剪切后的蓝宝石与钛合金的断口进行分析。在单脉冲能量为6.40μJ、扫描速度为0.5 mm/s、扫描间距为100μm的情况下，测得最大的剪切强度为81.75 MPa,蓝宝石阶梯状的断口形貌表明为脆性断裂。在持续增大的激光单脉冲能量作用下，蓝宝石内部产生纵向生长的长丝状结构的长度会逐渐增加并向激光源的方向靠近，倒“V”状结构的高度也随之增大。单脉冲能量为31.20μJ时在接头处形成孔洞缺陷，由于激光束的强冲击力使得大量混合等离子体发生喷发和膨胀，在焊接界面处形成不规则的锯齿状特征。

  2025年07期 v.45 79-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1820K]
  

• 6061铝合金薄板激光摆动填丝焊接头性能研究

  李国旗;张玲玲;陈媛;

  针对1 mm厚6061铝合金薄板激光摆动填丝焊工艺，系统研究激光功率、焊接速度、摆动频率与幅度对焊缝成形的影响规律。结果表明，当激光功率2 950～3 100 W、焊接速度67～74 mm·s~(-1)、摆动频率185～225 Hz、摆动幅度1.6～1.8 mm时，可获得熔透良好、成形美观的焊缝。通过工艺参数优化，确定“8”字形摆动模式下的最优参数为激光功率3 000 W、焊接速度69 mm·s~(-1)、摆动频率205 Hz、摆动幅度1.6 mm、配合送丝速度48 mm·s~(-1)与离焦量-1 mm。在此参数下，焊缝拉伸强度达263.93 MPa(母材的76.2%),屈服强度达201.4 MPa(母材的66.3%),断后伸长率为2.87%(母材的30.3%),满足CPS2 512A级标准，为薄壁铝合金焊接工艺提供了重要依据。

  2025年07期 v.45 89-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 2464K]
  

激光加工

• 激光熔覆2209双相不锈钢熔覆层组织及耐磨性研究

  王石;赵璐;

  采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备2209双相不锈钢熔覆层，系统研究了2209双相不锈钢熔覆层的相组成、微观组织、晶体学信息、显微硬度及磨损性能。结果表明：2209双相不锈钢熔覆层的相组成为铁素体和奥氏体，其中铁素体占比约为66.1%,奥氏体占比约为33.9%。熔覆层的显微硬度为419.8 HV±6.1 HV,约为基体的2倍。2209不锈钢熔覆层的平均摩擦系数约为0.43,比磨损率为3.11×10~(-6 )mm~3/(N·m),磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损。

  2025年07期 v.45 101-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1438K]
  

• 曲面构件抗反射微纳结构飞秒激光加工技术研究

  孙权权;龙归;沈丽峰;周思涛;朱雷;兰洁;段俊宇;邓波;许剑锋;肖峻峰;

  抗反射微结构能够有效提升材料表面对特定波段入射电磁波的吸收耦合，被广泛应用在航空航天、红外传感等领域。现有研究表明，利用飞秒激光可在平面上加工抗反射微结构，然而目前尚未见曲面构件抗反射微纳结构飞秒激光加工相关研究报道。搭建了3D飞秒激光加工平台，开展了2D激光与3D激光加工圆棒和倾斜平片的对比实验。实验结果表明，3D激光加工圆棒表面制备的微结构均匀规整，平均深度为45.313μm,平均周期为30.250μm,而2D激光加工圆棒表面制备的微结构存在搭接现象且深浅不一，微结构平均深度仅有14.588μm,平均周期为32.366μm。这是因为2D激光加工时直接投影导致的图形失真，且聚焦深度(910.67μm)远小于曲面高度差(8.48 mm),3D激光加工利用动态聚焦实现光斑曲面聚焦，采用等弧长投影的方法有效避免图形失真。采用3D激光加工倾斜平片表面制备的微结构在可见光波段各角度的镜面反射率均小于0.1%,而2D激光加工倾斜平片表面制备的微结构在可见光波段各角度的镜面反射率均超过4%,抗反射性能不佳。

  2025年07期 v.45 108-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 2477K]
  

• 激光功率对Stellite6涂层组织与耐磨性能的影响

  林清成;郭纯;洪昌华;李云;陈艳艳;李文清;黄光灿;张新宇;姚宗宇;

  研究不同激光功率对Stellite6涂层性能的影响，并找出最优激光功率参数，采用同轴式激光熔覆法成功在17-4PH马氏体不锈钢上制备Stellite6涂层。通过金相显微镜(OM)、数显显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)等设备对Stellite6涂层的显微组织、物相组成、截面硬度以及耐磨性能进行详细分析。研究结果表明：熔覆层下、中、上部呈现出不同的显微组织，依次为平面晶、柱状晶、等轴晶。涂层物相以γ-Co、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3为主。随着激光功率的增加，涂层截面平均硬度依次降低，而摩擦系数与磨损量升高。涂层以黏着磨损机制为主。当激光功率为2 800 W时，显微组织致密，涂层截面硬度最高，是基体的1.2倍，各区域显微硬度分布均匀，平均摩擦系数最低，涂层性能达到最佳。这些结果将为进一步优化工艺参数以及后续提升涂层的力学性能研究提供了理论依据。

  2025年07期 v.45 120-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 2203K]
  

• 三维五轴联动激光设备研究进展与发展趋势

  徐兆华;李建平;凌兆勇;盛辉;张凯;

  随着碳达峰、碳中和战略决策的稳步推进，新一轮技术与产业革命加速到来，新能源汽车作为低碳转型的典型代表，相关技术实现路径与装备成为当前的研究热点。汽车钢板热成型后屈服强度高达1 000 MPa,使传统制造工艺难以加工，而三维五轴联动激光设备因加工柔性、成型质量好等优势，成为新能源汽车制造的关键装备之一。本文综述了近年来在三维五轴联动激光设备领域重要的研究进展和代表性的研究成果，系统总结近年来在误差辨识与补偿、数控系统、机床结构设计、计算机辅助制造软件等方面的工作，介绍三维五轴联动激光设备在汽车、特种微纳加工等领域的典型应用，最后讨论分析当前三维五轴联动激光设备开发与应用中所面临的挑战及未来的发展趋势。

  2025年07期 v.45 129-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 2849K]
  

• 脉冲激光清洗老化硅橡胶绝缘子工艺研究

  孟益林;苏申立;王春明;王军;张威;孟海磊;沈浩;雍军;周超;刘辉;

  硅橡胶复合绝缘子使用过程中受紫外线照射和废气等影响发生老化导致性能下降，影响电力系统稳定性，激光剥离修复技术的成熟使老化硅橡胶复合绝缘子修复成为可能。使用脉冲光纤激光对老化硅橡胶复合绝缘子进行剥离修复，重点研究激光单脉冲能量对老化硅橡胶复合绝缘子表面憎水性修复的影响，分析了激光剥离修复前后硅橡胶表面微观形貌、粗糙度以及化学官能团的变化。结果表明：经过激光修复后的绝缘子表面呈现出更优异的憎水性能，单脉冲能量为0.6～1.5 mJ时可以将憎水性改善至HC1级。激光作用后绝缘子表面出现两级微纳结构，类似荷叶表面的特殊超疏水结构，能有效改善绝缘子憎水性。通过傅里叶红外光谱测试分析绝缘子表面化学官能团变化，结果表明激光能有效去除绝缘子表面杂乱的亲水基团，有利于绝缘子疏水性改善。

  2025年07期 v.45 145-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 2055K]
  

测量检测

• 融合点云Transformer与PointRCNN的三维目标检测

  曹捷;彭忆强;樊利康;何刘;沈安林;刘旭磊;王龙飞;

  针对基于点的激光雷达三维目标检测算法存在检测性能不足的问题，提出了一种融合点云Transformer与PointRCNN的三维目标检测算法。首先，在PointRCNN的点云编码器中额外引入了稳定的局部平均特征，并进行多特征融合去增强网络算法的鲁棒性。其次，在细化候选框网络中引入一个专注于处理点的Transformer模块去构建感兴趣区域(RoIs)中大范围的点云关系，从而增强算法对场景空间结构的理解能力。在KITTI数据集中的实验表明，与基准算法相比，改进算法对汽车、行人和骑行者的mAP分别提高了3.07%、3.27%和4.37%。与主流的检测算法相比，改进算法也表现出优越的检测性能。最后，将改进算法部署在实车平台上进行在线检测，验证其工业价值。

  2025年07期 v.45 155-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 2233K]
  

• 基于机器视觉的激光清洗涂布检测方法研究

  刘森林;胡伟;

  针对激光清洗锂电池涂布制造极耳的检测需求，基于机器视觉，设计激光清洗涂布在线检测系统，利用形态学、固定阈值分割和特征提取的方法，分割提取出激光清洗后的极耳区域，通过卡尺法和随机抽样一致性(RANSAC)算法拟合清洗区域的直线边缘，测量清洗区域的尺寸信息。对于表面的瑕疵检测，通过使用局部动态阈值算法对比滤波前后图像的局部灰度差值，提取瑕疵区域，解决了图像背景存在局部阴影区域以及亮暗区域交错分布的问题。利用最大类间方差法对局部动态阈值算法进行优化改进，实现自适应阈值检测。实验表明，所设计的检测系统可以在线检测激光清洗涂布的清洗质量，尺寸平均误差不超过0.03 mm,误差率不超过5%,满足实际生产检测需求。

  2025年07期 v.45 166-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 2109K]
  

激光光学

• 融合弱光栅的外差相干光纤振动探测系统设计

  黄思樵;衣文索;赵瑞安;丁瑞洋;张福宇;

  针对传统相敏感光时域反射仪存在易受环境干扰，以及因光纤中散射光的随机性而引起干涉衰落，导致系统信噪比不高的问题，以提高信噪比为目的搭建融合弱光栅的外差相干振动探测系统。系统结合弱光栅双脉冲干涉原理及外差相干探测原理对系统的工作方式及信号解调进行了理论分析，并给出参数进行信噪比仿真，发现当探测带宽一定时，弱光栅外差相干探测比直接探测信噪比高约20 dB。最后搭建实验平台分别采用直接探测和弱光栅外差相干探测的方法对轻轨车辆进行振动检测并采集信号，通过对两种探测方法得到的信号进行对比，得出弱光栅外差相干探测信噪比相较于直接探测高出15～16 dB,与理论分析基本吻合，对信噪比有较大提升。

  2025年07期 v.45 177-187页 [查看摘要][在线阅读][下载 2188K]
  

激光医学

• 载二氢卟吩e6纳米粒介导光动力疗法诱导巨噬细胞凋亡治疗牙周炎的基础实验研究

  李志远;

  初步研究TAT多肽修饰的二氢卟吩e6(Ce6)纳米粒TAT-Ce6的物理性质及其介导光动力疗法诱导巨噬细胞凋亡，减少牙槽骨的吸收，从而治疗实验性牙周炎大鼠模型。方法：首先制备TAT-Ce6纳米粒，对其理化性质进行表征；检测TAT-Ce6纳米粒在体外对鼠源性成纤维细胞及巨噬细胞活性的影响；构建实验性牙周炎大鼠模型，随机分组为阴性对照组、纯水组(阳性空白对照组)、Ce6组、TAT-Ce6组、Ce6+激光组、TAT-Ce6+激光组，其中给药各组Ce6当量均为6.0μg·mL~(-1),1周治疗1次，连续治疗3周，处死各组大鼠，显微CT扫描分析。结果：TAT-Ce6纳米粒形貌规则，粒径均一，大小约160.4 nm;在体外可诱导巨噬细胞凋亡，体内能够减少牙槽骨的吸收。结论：由TAT修饰的TAT-Ce6纳米粒介导光动力疗法可诱导巨噬细胞凋亡，对实验性牙周炎大鼠模型牙槽骨的吸收有较好的抑制作用。

  2025年07期 v.45 188-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1737K]
  

• 光生物调节治疗对原发性失眠症患者脑灌注的影响

  马慧;赵宇;李睿君;孙凤宇;尚健;李锋坦;

  目的：研究旨在探究光生物调节(PBM)治疗对原发性失眠症患者脑灌注的影响。方法：纳入36例原发性失眠症患者，随机分为PBM组和对照组。PBM组接受鼻腔内650 nm半导体激光照射(10 Hz脉冲模式，功率密度10 mW/cm~2,每日1次，每次60 min,共90 d),对照组进行安慰剂对照治疗。治疗前后，进行问卷评估(匹兹堡睡眠质量指数、失眠严重程度指数和医院焦虑抑郁量表)和3.0 T磁共振头颅扫描测量脑血流量(CBF)。结果：治疗后PBM组患者匹兹堡睡眠质量指数、失眠严重程度指数评分显著降低(P<0.012 5),对照组无明显变化。PBM组治疗后双侧基底节区、双侧海马区、双侧颞叶内侧皮质灌注显著升高(P<0.012 5),双侧前额叶、双侧顶叶、双侧丘脑等区域灌注显著降低(P<0.012 5),对照组各脑区治疗前后脑血流灌注无显著差异(P>0.012 5)。结论：PBM治疗可改善原发性失眠症患者睡眠质量，并引起特定脑区的脑灌注变化，为原发性失眠症治疗提供了新的视角。

  2025年07期 v.45 197-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 1291K]
  

• 755 nm皮秒激光治疗仪整机电气控制系统设计与研究

  诸仲夏;王鹏;景行;

  为自主研发一款治疗老年斑用的755 nm皮秒激光治疗仪，采用STM32F407单片机作为主板控制芯片，使用大彩VisualTFT UI设计软件、KEIL5主板固件设计软件和Atum Deslgner18主板硬件设计软件设计一个皮肤科用治疗老年斑的三类有源医疗器械的整机电气控制系统。通过使用此系统，非专业理疗人员可以选择简单的适应症菜单来对客户进行激光理疗，专业医院医生可以选择复杂的自定义模式调整激光的功率、频率、光斑大小、功率密度、脉冲模式等参数对患者进行激光治疗。结果表明通过调节UI软件运行界面内功率和频率等控件或适应症选择菜单可以精准控制激光输出。自主研发的755 nm皮秒激光治疗仪整机控制系统与进口的竞品相比具有成本低、适应症清晰、操作便利等优点。因此研发的整机控制系统可以用于国产755 nm皮秒激光治疗仪。

  2025年07期 v.45 204-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K]
  

• 《应用激光》征稿启事

  <正>《应用激光》创刊于1981年,侧重于激光技术在我国工业、农业、科学研究、医疗卫生等各方面应用的综合性中文核心期刊。是上海科学院主管,上海市激光技术研究所有限公司主办;国内外公开发行。1征稿内容刊登激光技术与应用研究领域最新的研究成果,主要包括:激光加工与工业应用、理论分析与实验研究、激光器件与元件及激光医学与生物科学等。2来稿要求2·1题目、摘要等文稿内容具有创新性、科学性和实用性。要求文字精练、用词规范、图表清晰、结论可靠。

  2025年07期 v.45 218页 [查看摘要][在线阅读][下载 215K]
  

• 上海市激光技术研究所有限公司

  <正>~~

  2025年07期 v.45 219-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 1584K]
  
下载本期数据