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解決方案

800W藍(lán)光激光器助力高性能NiTi合金增材制造:微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能突破

激光制造網(wǎng) 來(lái)源:卓劼激光2025-11-07 我要評(píng)論(0 )   

研究背景NiTi形狀記憶合金因其優(yōu)異的超彈性、生物相容性和功能特性,在航空航天、生物醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而,使用傳統(tǒng)制造方法難以加工復(fù)雜結(jié)構(gòu),而使用常規(guī)紅外激...

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研究背景


NiTi形狀記憶合金因其優(yōu)異的超彈性、生物相容性和功能特性,在航空航天、生物醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而,使用傳統(tǒng)制造方法難以加工復(fù)雜結(jié)構(gòu),而使用常規(guī)紅外激光(如1064 nm)增材制造存在激光吸收率低、熔池控制困難、易產(chǎn)生缺陷等問(wèn)題,導(dǎo)致成形質(zhì)量差、力學(xué)性能不足(通常僅為傳統(tǒng)工藝的70%左右),嚴(yán)重制約其發(fā)展。




核心結(jié)論


華南師范大學(xué)信息光電子科技學(xué)院張慶茂教授團(tuán)隊(duì)巴一博士等針對(duì)當(dāng)前NiTi形狀記憶合金增材制造存在的上述問(wèn)題,進(jìn)行了一系列模擬試驗(yàn)研究,并結(jié)合我司藍(lán)光激光熔覆設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,為提高增材制造鎳鈦合金性能指明了方向,合金相關(guān)研究成果發(fā)表在行業(yè)頂級(jí)期刊。


使用藍(lán)光半導(dǎo)體激光器可以大幅提升NiTi合金對(duì)激光的吸收率,有效改善熔池穩(wěn)定性與熱傳導(dǎo)行為,實(shí)現(xiàn)了微觀組織的精細(xì)調(diào)控與力學(xué)性能的顯著提升。該方法為高反金屬材料的增材制造提供了新的思路,具有工藝簡(jiǎn)單、無(wú)需添加合金元素、性能優(yōu)異等優(yōu)勢(shì),展現(xiàn)出在生物醫(yī)療、航空航天等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。



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圖1 我司工藝實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)樣品展示


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圖2 不同能量密度下的熔池機(jī)制示意圖



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圖3 激光光源對(duì)NiTi合金影響的機(jī)制示意圖



激光熔覆技術(shù)



本次實(shí)驗(yàn)采用藍(lán)光系列自研產(chǎn)品進(jìn)行工藝驗(yàn)證,其中采用800W光纖輸出藍(lán)光半導(dǎo)體激光器,速度為10 mm/s,實(shí)現(xiàn)對(duì)熔池溫度場(chǎng)與流動(dòng)行為的精準(zhǔn)調(diào)控,提升成形質(zhì)量,最終樣品相對(duì)密度達(dá)99.94%,幾乎無(wú)孔隙,表面質(zhì)量?jī)?yōu)異。



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圖4 800W光纖輸出藍(lán)光半導(dǎo)體激光器

此款800W光纖輸出藍(lán)光半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量好,輸出光斑均勻,電光效率高。光纖采用標(biāo)準(zhǔn)QBH接口,易于系統(tǒng)集成,廣泛應(yīng)用于有色金屬的激光焊接與熔覆等。

此款激光器中心波長(zhǎng)為455士15nm,功率連續(xù)可調(diào),最大連續(xù)輸出功率大于800W,可應(yīng)用于新能源動(dòng)力電池制造、電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件制造、激光3D打印等領(lǐng)域。


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圖5 樣品展示


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