激光制造中金属熔池热辐射机理及其光谱诊断

申请代码申请代码2009(如果您是Word97用户，继续执行以下步骤)(Office2007word左上角"安全警告"处"选项" 姓名姓名男19813民族学位主要研究领域电话传真在研项目批准号名称联系人电话单位名亚类说明20101—201212摘要度与成形检测；激光熔池光热辐射机理与CCD光栅光谱试验检测。姓（月1男7激光与粉末92男7激光熔池温3男7激光熔池传4男7激光熔池光5男7激光制造实6男7激光制造实7897120013说明 体零件技术已成为国内外研究热点[1~2]。如图1所示，它的工作原理如下：高功率激光1SteenMazumder教21世纪初，各国的激光直接制造技术得到进一步作为激光制造中一项基础研究，高功率激光金属熔池的光热辐射机理及其光谱诊31/23）D在原有激光熔覆和激光熔池温度检测基础上[18]Mie的光/微粒子散射CCD光栅光谱诊断技术检测激光熔池的光热辐射谱分布，开展激光熔池本项目在高功率激光与金属粉末流相互作用机理、激光熔池光热辐射机理及 Yang,X.C.;Yang,N.;Dong,Z.Numericalsimulationandexperimentalmeasurementofvelocityfieldofpowderfluidinlasermanufacturing.KeyEngineeringMaterials,2009,392-394:443-447Faustini,MC;Neptune,RR;Crawford,RH,etal..Manufactureofpassivedynamicankle-footorthosesusingselectivelasersintering[J].IEEETransactionsonbiomedicalengineering,2008,55(2):PopovVK,EvseevAV,AntonovENetal..Lasertechnologiesforfabricatingindividualimplantsandmatricesfortissueengineering[J].Journalofopticaltechnology,2007,74(9):636-640.Kim,DS;Lee,WH;Bae,SW,etal..Developmentandperformanceevaluationofsolidfreeformfabricationsystembyusingduallasersinteringprocess[J].Journaloflaserapplications,2007,19(4):E.Beyer.Lasermacroprocessing–Todayandtomorrow[C].Proceedingsof4thInternationalCongressonLaserAdvancedMaterialsProcessing-LAMP2006,May16-19,2006,Kyoto,Japan,#06-1王剑彬,杨毅.激光直接快速成形金属零件过程中多道搭接的理论及实验研究[J].应用激光,2008,28(2):124-128.MMCcoatingproduction[J].JournalofThermalSprayTechnology,2006,15(4):790-795.YuSR,LiuY,RenLQ,etal.Developmentoflaser-claddinglayerscontainingnano-Al2O3particlesforwear-resistancematerials[J].MetallurgicalandMaterialsTransactionsA,2006,37(12):3639-3645.钟敏霖杨林.激光快速直接制造W/Ti合金太空望远镜准直器[J中国激光2004,31(4):482~486.Kasashima,Nagayoshi;Kurita,Tsuneo.On-machinethree-dimensionalmonitoringtechniqueusingmachininglaser.JournalofMaterialsProcessingTechnology,2009,209(2):657-663.Wong,M.;Owen,I.;Sutcliffe,C.J.;etal.ConvectiveheattransferandpressurelossesacrossnovelheatsinksfabricatedbySelectiveLaserMelting[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2009,52(1-2):281-288.Kumar,S;Roy,S;Paul,CP,etal..Three-dimensionalconductionheattransfermodelforlasercladdingprocess[J].NumericalheattransferpartB-fundamentals,2008,53(3):271-287.陈静,谭华,.激光快速成形过程中熔池形态的演化[J].中国激光，2007,34(3):J.Müller-Borhanian,C.Deininger,F.Dausinger,etal..CameraBasedmonitoringduringlaserbeamweldinginfluencesofthedetectionwavelength[C].ProceedingsoftheThirdInternationalWLT-ConferenceonLasersinManufacturing2005,Munich,June2005:137-141.李慧玲,曾晓雁.搭接量对激光微细熔覆柔性直写厚膜电阻组织性能的影响[J].中国激光2005,32(11):Liu,Liming;Huang,Ruisheng;Song,Gang;etal.Behaviorandspectrumanalysisofweldingarcinlow-powerYAG-laser-MAGhybrid-weldingprocess[J].IEEETransactionsonPlasmaScience,2008,36(n4,PART5):1937-1943.M.L.Griffith.etal..Directlaseradditivefabricationsystemwithimagefeedback[P].UnitedStatesPatent,6,459.951.雷剑波,杨洗陈等.激光熔覆熔池表面温度场分布的检测[J].中国激光,2008,35(10):研究内容研究目标研究目标温度场分布。3）CCDNi基、Co基两种合金粉末激光制造中熔池光热辐射谱分布。拟解决的关键科学问题拟解决的关键科学问题◎如图3所示，应用Mie

面发射率影响，选择二种激光制造常用材料（Ni基粉末、Co基粉末）进行分此为理论依据选择CCD及中性滤光片。CCDCCD视频信号采样，量化编码后再采集采集，以此分析为依据选择合适的图像采集卡。如图6所示。图6CCD基于原子发射光谱相关理论及Plank热辐射定律和Stefan-Boltzmann定律，如图7所900nm7Plank2012年1月~10月：开展激光熔池光热辐射采集与分析及CCD光栅光谱试验检测试 （d）热辐射图像比色值R与温度T的关系图10中国计量院激光熔池测温标定 图12运动过程中激光熔池实拍图激光熔覆基础理论研究：深入开展Fe基、Ni基、Co基、Wc-Co、陶瓷Al2O3、察到超点阵和长周期结构等激光快冷条件下新现象。在国家自然基金（5880024，520052007年承担并完成国家自然科学基金——激光制造中高功率激光与金属粉60478004研究激光金属粉末流相互作用（激光弧）的三种物理场：温度场、速度场和浓度场。I检测方法和试验装置，建立了激光弧温度场检测方法和试验装置。开发了2种专用图象处理软件，完成了不同参数下激光弧内速度场、浓度镜一台，载气式和非载气式激光熔覆专用送粉器两台，激光同轴送粉头、侧向送粉头6雷剑波，男，博士，讲师，1981年3月，现工作于天津工业大学激光技术研究所。自2001年开始从事激光制造与光电检测研究与技术攻关工作，有丰富的实干经验，熟练掌握50002激光系统、西门子802D数控机床操作、维护及维修。参加完成天津市科委科技项目两项（20042006年，编号03318801，第四完成人；20012003年，项1（2005200760478004，第二完成人。发表论文12篇，EI收录5篇。雷剑波,杨洗陈,等.激光熔覆熔池表面温度场分布的检测.中国激光,2008,35(10):雷剑波,杨洗陈,等.CO2激光熔凝中熔池冷却过程检测研究.激光技术,2008,32(2):雷剑波激光熔池CCD测温系统的软件设计研究应用激光2007,27(1增刊):雷剑波激光熔池动态过程检测研究中国激光2007,34(4,增刊雷剑波,杨洗陈等.高功率横流CO2激光熔池形成过程检测研究.应用激光,2006,26(5):LeiJian-bo,YangXi-chen,WangYunshan,etal.StudyonCCDmeasurementoftemperaturefieldinlasermoltenpool.LasersinMaterialProcessingandManufacturingII,ProceedingsofSPIE(2005)，2005/1/v5629，p546-556.，2005-与本项目关系：其中的粉末流温度场分析与检测为激光熔池的光热辐射分析与检测提供了理论参考和试验经验；在粉末流速度场和浓度场检测方面，采用了PI技术（激光数字粒子图像测速技术，DigitlPrtileImagelocimetryYAGCCD相机、图像采集板、同步控制器、片光源、体视机构和计算机，参与了装置建立及试验，为本项目的光热辐射谱检测装置建立提供了丰富经验和参考。陈教授主持，2005-2007年，项目编号60478004，本项目申请人为第二完成人。粉嘴设计优化和激光同轴送粉制造和再制造的工业应用研究。3年内，在国内外学术期24EI141激光粉末流温度场CCD相机、图像采集板、同步控制器、片光源、体视机构和计算机，参与了装置建立及试验，为本项目的CCD光热辐射谱检测装置建立提供了丰富经验和参考。DPIVmethodofmeasurementofpowderstreamofco-axialfeedingforlasermanufacturing.LasersinMaterialProcessingandManufacturingII,ProceedingsofSPIE,2005,vol.5629,93-102.EI-05229133575激光制造中载气式同轴送粉粉末流场的数值模拟.机械工程学报,2007,43(5):161-166.):-激光加工温度场CCD检测中的温度标定研究.中国激光,2007,34(增):354-356.EI-Laserre-fabricatingofexpensivepartsoftheequipmentinoil-fieldonthesea.LasersinMaterialProcessingandManufacturingII,ProceedingsofSPIE,2005,vol.5629,23-31.EI-05229133567DevelopmentofCAD/CAMsoftwareusedinlaserdirectmanufacture.LasersinMaterialProcessingandManufacturingII,ProceedingsofSPIE,2005,vol.5629,76-83.EI-05229133573Anumericalsimulationofmovementpowderflowanddevelopmentofthecarrier-gaspowderfeederforlaserrepairing.LasersinMaterialProcessingandManufacturingII,