水下湿法激光增材再制造技术

　　录
　　第1 章 绪论……………………………………………………………… 1
　　1. 1 研究背景……………………………………………………… 1
　　1. 2 水下焊接方法研究现状……………………………………… 2
　　1. 3 激光在水下焊接中的应用…………………………………… 13
　　1. 4 激光辅助焊接研究进展……………………………………… 14
　　1. 5 水下湿法激光焊接存在的挑战和问题……………………… 17
　　1. 6 研究内容……………………………………………………… 18
　　第2 章 45 钢水下湿法激光焊接工艺研究…………………………… 21
　　2. 1 引言…………………………………………………………… 21
　　2. 2 水下湿法激光焊接试验系统………………………………… 22
　　2. 3 试验材料与方法……………………………………………… 24
　　2. 4 水下湿法激光焊接可行性…………………………………… 25
　　2. 5 水下湿法激光焊接机理分析………………………………… 29
　　2. 6 水下湿法激光焊接焊缝成形行为…………………………… 34
　　2. 7 水下湿法激光焊接焊缝组织性能…………………………… 40
　　2. 8 水下湿法激光焊接焊缝缺陷………………………………… 44
　　2. 9 小结…………………………………………………………… 46
　　第3 章 TC4 钛合金水下湿法激光焊接工艺研究…………………… 48
　　3. 1 引言…………………………………………………………… 48
　　3. 2 试验材料与方法……………………………………………… 49
　　3. 3 TC4 钛合金水下湿法激光自熔焊接………………………… 50
　　3. 4 TC4 钛合金水下湿法激光送丝焊接………………………… 62
　　3. 5 压力环境下TC4 钛合金水下湿法激光焊接………………… 69
　　3. 6 小结…………………………………………………………… 73
　　第4 章 铝青铜水下湿法激光焊接工艺研究………………………… 74
　　4. 1 引言…………………………………………………………… 74
　　4. 2 试验材料与方法……………………………………………… 75
　　4. 3 基板表面水深对焊接的影响………………………………… 75
　　4. 4 激光功率对焊接的影响……………………………………… 78
　　4. 5 焊接速度对焊接的影响……………………………………… 82
　　4. 6 离焦量对焊接的影响………………………………………… 87
　　4. 7 讨论…………………………………………………………… 92
　　4. 8 小结…………………………………………………………… 94
　　第5 章 921A 钢水下湿法激光填丝焊接工艺研究…………………… 95
　　5. 1 引言…………………………………………………………… 95
　　5. 2 水下激光填丝焊接试验系统………………………………… 95
　　5. 3 试验材料与方法……………………………………………… 98
　　5. 4 水下湿法成形工艺研究……………………………………… 99
　　5. 5 小结………………………………………………………… 105
　　第6 章 TC4 钛合金水下湿法激光焊接模拟仿真…………………… 106
　　6. 1 引言………………………………………………………… 106
　　6. 2 水下湿法激光焊接模拟仿真……………………………… 107
　　6. 3 温度场、残余应力场有限元分析………………………… 110
　　6. 4 熔池流场模拟仿真………………………………………… 118
　　6. 5 小结………………………………………………………… 135
　　第7 章 TC4 钛合金水下湿法激光焊接辅助剂设计及机理研究…… 136
　　7. 1 引言………………………………………………………… 136
　　7. 2 焊接辅助剂设计…………………………………………… 137
　　7. 3 水下湿法激光焊接辅助剂工艺研究……………………… 143
　　7. 4 水下湿法激光焊接辅助剂焊接焊缝性能………………… 149
　　7. 5 小结………………………………………………………… 162
　　第8 章 QA19-4 铝青铜水下湿法激光焊接辅助剂设计及机理研究…… 163
　　8. 1 辅助剂的设计与制备……………………………………… 164
　　8. 2 辅助剂成分对焊接的影响………………………………… 166
　　8. 3 辅助剂湿法焊接工艺探索………………………………… 168
　　8. 4 辅助剂厚度对焊接的影响………………………………… 172
　　8. 5 讨论………………………………………………………… 175
　　8. 6 辅助剂湿法焊接的组织结构与性能检测………………… 178
　　8. 7 焊缝组织结构……………………………………………… 178
　　8. 8 焊缝力学性能……………………………………………… 183
　　8. 9 焊缝干摩擦磨损行为研究………………………………… 186
　　8. 10 焊缝电化学性能…………………………………………… 192
　　8. 11 焊缝残余应力检测和模拟仿真结果……………………… 193
　　8. 12 小结………………………………………………………… 195
　　参考文献………………………………………………………………… 197
　　 

　　蔡志海，男，博士，副研究员，博士生导师，中国人民解放军陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心主任，长期从事装备维修、表面工程与再制造工程领域研究工作，主持和参与国家自然科学基金、国家重点研发计划项目等课题10余项，发表科研论文120余篇，主编和参编专著8部，获国家发明专利20余项，曾获全军优秀博士论文和全国优秀博士论文提名奖，获省部级科技进步一等奖3项，省部级科技进步二等奖1项、三等奖1项。参编国家标准4项，团体标准2项。

　　本书从探索水下湿法激光焊接的可行性入手, 研究水下激光焊接修复过程中的工艺与冶金作用机理, 明确了激光-水-金属之间的相互作用机制, 分析了水下湿法焊接焊缝的成形行为和组织性能, 揭示了水下湿法激光焊接机理。全书共8 章, 主要包括: 45 钢、TC4 钛合金、铝青铜、921A 钢等不同材料的水下湿法激光焊接工艺与性能、水下湿法激光焊接辅助剂设计及机理研究、水下湿法激光焊接模拟仿真等。本书可供与水下工程有关的海洋、核电、船舶、桥梁、港口等专业的学生、工程技术人员、研究人员参考。