高能束修復(fù)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
高能束修復(fù)的視頻教程
MSC.Marc焊接模擬-平板對接
后續(xù)課程將增加Marc和Abaqus平板對接、管道環(huán)焊縫、多層多道焊、高能束焊接（激光焊、電子束焊等）、攪拌摩擦焊FSW的模擬，歡迎關(guān)注和咨詢。QQ1224294049.(僅咨詢視頻內(nèi)容，答疑付費)
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Comsol熱流相變+動網(wǎng)格仿真激光熔覆
它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成冶金結(jié)合的添料熔覆層。 本次分享的案例采用comsol的熱流相變+動網(wǎng)格仿真激光熔覆 注意：為了增加相變界面的平滑，需要加密網(wǎng)格導(dǎo)致計算需求資源較大。案例展示模型需要至少配置24G~32G以上的內(nèi)存，越密集越平滑內(nèi)存消耗越大。
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高能束修復(fù)的實例教程
發(fā)展高效率、高精度和高質(zhì)量的修復(fù)與再制造技術(shù)，恢復(fù)損傷葉片的氣動外形、微觀組織與力學(xué)性能，使其具備繼續(xù)服役的能力，對于實現(xiàn)發(fā)動機性能指標(biāo)、降低使用和維護成本、提高裝備可靠性具有重要意義。
20世紀(jì)80年代以來，隨著三代戰(zhàn)機服役、民航業(yè)發(fā)展和中大型燃?xì)廨啓C的大量運用，美、歐、日等國開始研究采用激光、電弧和電子束等高能束進行葉片損傷修復(fù)。近年來，隨著金屬增材制造技術(shù)的發(fā)展，基于增材原理的高能束再制造技術(shù)成為修復(fù)磨損、燒蝕和裂紋等損傷葉片的主要方式[6-10]。然而，受限于單晶葉片復(fù)雜型面結(jié)構(gòu)、特殊微觀組織、苛刻使用載荷條件等因素，實施高能束修復(fù)不僅要考慮恢復(fù)葉片幾何形狀、減少修復(fù)區(qū)冶金缺陷等問題，更大的挑戰(zhàn)在于保持單晶的完整性，從而滿足再次服役要求。如圖 2所示，單晶葉片高能束修復(fù)作為航空發(fā)動機熱端部件特種加工領(lǐng)域的代表性技術(shù)，其中所蘊含的科學(xué)問題和關(guān)鍵工藝尚未完全突破。研究單晶葉片高能束修復(fù)技術(shù)，不僅能促進理解熔焊凝固組織的深層次演化規(guī)律，還能對其他關(guān)鍵熱端部件的制造和再制造應(yīng)用起到示范引領(lǐng)作用。
圖 2 單晶渦輪葉片高能束修復(fù)示意圖
Fig. 2 Schematic of single-crystal repair by high-energy beam
本文對單晶渦輪葉片高能束修復(fù)研究現(xiàn)狀進行綜述。首先，從基礎(chǔ)凝固原理著手，總結(jié)了熔池內(nèi)單晶組織形成的理論發(fā)展歷程；其次，詳細(xì)討論了修復(fù)工藝和熔池特性對單晶生長的影響機理和研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)分析了“工藝-熔池-組織”之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；再次，對單晶高能束修復(fù)微觀組織、冶金缺陷和力學(xué)性能進行歸納總結(jié)，并介紹了國外航空發(fā)動機部件再制造相關(guān)的幾個重大研究計劃；最后，基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對今后的研究方向和發(fā)展趨勢進行展望。
展開 關(guān)鍵詞：高功率激光發(fā)射系統(tǒng)；擴束系統(tǒng)
1 引言
高功率激光發(fā)射系統(tǒng)是強激光空間傳輸系統(tǒng)中不可缺少的裝置。對高功率激光發(fā)射系統(tǒng)的研究一直是激光應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)問題。高功率激光發(fā)射系統(tǒng)通常由準(zhǔn)直系統(tǒng)、導(dǎo)光光路系統(tǒng)和擴束系統(tǒng)組成,光學(xué)系統(tǒng)要求具有高抗激光損傷閾值、高反射率、熱變形小等特點。這里我們主要討論擴束系統(tǒng)的設(shè)計。
2 設(shè)計要求
項目
指標(biāo)要求
發(fā)散角
<3mrad
擴束前光束寬度
45mm*45mm
擴束比
2
系統(tǒng)波像差
λ/4
波長
10.6um
兩鏡間距
200mm左右
3 設(shè)計方案選擇
由于激光波長較長，出射光束直徑較大，大口徑透鏡材料價格昂貴，反射系統(tǒng)便于冷卻，同時為了避免中心遮攔對激光能量的損失,提高系統(tǒng)的發(fā)射能量，故高功率激光擴束系統(tǒng)選擇離軸無焦卡塞格林系統(tǒng)進行擴束。所設(shè)計的離軸卡塞格林?jǐn)U束系統(tǒng),其擴束倍率為2倍,主鏡離軸量265mm,次鏡離軸量132.5mm,主鏡為凹拋物面,次鏡為凸拋物面。
4設(shè)計步驟
根據(jù)主次鏡間距和擴束比計算主次鏡的曲率半徑，主次鏡曲率半徑分別為800mm和400mm。
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高能束修復(fù)的最新內(nèi)容
空間濾波是光學(xué)中的一項關(guān)鍵技術(shù)，用于細(xì)化激光束，提高其質(zhì)量，并最大限度地減少像差和不必要的衍射效應(yīng)。通過采用透鏡和光闌的組合，空間濾波選擇性地從激光束中去除不想要的成分，例如噪聲、衍射圖案和空間不規(guī)則性。這一過程確保了更均勻的強度分布，減少了發(fā)散，增強了相干性，從而提高了光束質(zhì)量。
摘要
現(xiàn)代光學(xué)在各個工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需要具有均勻能量分布的激光束（平頂光束）。眾所周知，具有陡峭邊緣輪廓的光束更容易產(chǎn)生衍射波紋。這些波紋可能在某些光學(xué)系統(tǒng)中，如放大器通過自聚焦效應(yīng)增強。在這個用例中，我們試圖通過引入鋸齒形光束切趾器來解決這一挑戰(zhàn)。光束切趾在高能激光器和光束傳輸系統(tǒng)的設(shè)計中起著關(guān)鍵作用。
摘要
各個工業(yè)部門對能量分布均勻的激光束（平頂光束）的需求越來越大。眾所周知，具有陡峭邊緣輪廓的光束更容易產(chǎn)生衍射波紋。這些波紋在某些光學(xué)系統(tǒng)中可能會增強，例如自聚焦情況下的放大。在這個用例中，我們試圖通過引入鋸齒光束切趾器來解決這個挑戰(zhàn)。光束切趾在高能激光器和光束傳輸系統(tǒng)的設(shè)計中起著關(guān)鍵作用。
當(dāng)一束高能電子束聚焦在樣品表面進行掃描時，電子與樣品中的原子相互作用，會激發(fā)出多種信號，如二次電子、背散射電子、特征X射線等。
掃描電鏡mapping圖的基本原理
掃描電鏡mapping圖主要利用特征X射線信號來生成。不同元素被激發(fā)產(chǎn)生的特征X射線具有特定的能量和波長，通過探測器收集這些特征X射線，并根據(jù)其能量或波長進行分析，就能確定樣品中存在的元素種類。
</p><p><br></p><p>透射電鏡TEM用高能電子束穿透超薄樣品，電子與樣品發(fā)生散射，通過電磁透鏡聚焦形成透射電子圖像。成像依賴穿透電子的散射差異，可反映樣品內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)、原子排列、缺陷等。
應(yīng)用場景：
天然瓣膜病變評估：模擬二尖瓣反流時的反流束形態(tài)、流速和壓力損失，量化瓣膜功能障礙程度，輔助判斷手術(shù)時機。
人工瓣膜優(yōu)化：對機械瓣、生物瓣或經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣，模擬其打開/關(guān)閉時的血流分布、WSS和血液停留時間，優(yōu)化瓣膜的瓣葉形態(tài)、開口角度、支架設(shè)計。
應(yīng)用場景：
天然瓣膜病變評估：模擬二尖瓣反流時的反流束形態(tài)、流速和壓力損失，量化瓣膜功能障礙程度，輔助判斷手術(shù)時機。
人工瓣膜優(yōu)化：對機械瓣、生物瓣或經(jīng)導(dǎo)管主動脈瓣，模擬其打開/關(guān)閉時的血流分布、WSS和血液停留時間，優(yōu)化瓣膜的瓣葉形態(tài)、開口角度、支架設(shè)計。
光束切趾中圓鋸齒光闌
光束切趾在高能激光器和光束傳輸系統(tǒng)的設(shè)計中起著關(guān)鍵作用。由于VirtualLab Fusion高度可定制的環(huán)境，鋸齒光束切趾使用傳輸函數(shù)建模。
利用空間濾波器“清理”激光束
利用VirtualLab Fusion先進的傳播求解技術(shù)，計算了不同形狀光闌的衍射圖樣，并對其衍射特性進行了研究。
摘要
現(xiàn)代光學(xué)在各個工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需要具有均勻能量分布的激光束（平頂光束）。眾所周知，具有陡峭邊緣輪廓的光束更容易產(chǎn)生衍射波紋。這些波紋可能在某些光學(xué)系統(tǒng)中，如放大器通過自聚焦效應(yīng)增強。在這個用例中，我們試圖通過引入鋸齒形光束切趾器來解決這一挑戰(zhàn)。光束切趾在高能激光器和光束傳輸系統(tǒng)的設(shè)計中起著關(guān)鍵作用。在高能光學(xué)系統(tǒng)中使用純振幅調(diào)制的光圈比用沉積技術(shù)制造的光圈具有更高的耐久性。
利用空間濾波器“清理”激光束
利用VirtualLab Fusion先進的傳播求解技術(shù)，計算了不同形狀光闌的衍射圖樣，并對其衍射特性進行了研究。
