近日,北航宁波创新研究院高端工模具及关键机械传动件增材制造技术创新研究中心的院长助理、特聘副研究员李卓在落实研究院疫情防控要求的同时,积极推进中心科研工作,在材料科学领域国际SCI期刊《MATERIALSSCIENCE AND TECHNOLOGY》上发表题为“Non-isothermal β graingrowth behaviour of pure titanium under laser quenching”的研究论文。论文通讯作者署名单位为北航材料科学与工程学院及北航宁波创新研究院。《MATERIALSSCIENCE AND TECHNOLOGY》最新影响因子为1.938,在材料科学及冶金工程领域具有重要影响。

激光表面处理技术对提高钛合金表面硬度及耐磨性等综合力学性能具有重要的作用,但是在实际工程应用中发现激光辐照引起的高表面温度使得钛合金宏观晶粒发生了有害性的长大,削弱了合金表面性能。同时,与恒温长时间热处理条件下晶粒长大不同,激光表面处理是极短时、高速变温的热影响过程,使得合金原子扩散和晶界迁移的行为和机制变得复杂。该研究在纯钛表面进行激光淬火,创造非等温生长条件,并进行微区表征及热过程研究,初步揭示了激光诱导非等温条件下,纯钛原始β晶粒生长行为,研究指出:晶粒生长发生于激光交互作用时间内;有限元模型和数值模拟表明,晶粒长大的活化能为44.4kJ/mol;晶界迁移行为与等温条件下相似,但是晶粒长大动力学显著加快。该研究对钛合金构件激光表面处理过程中组织及力学性能的主动控制具有重要的基础研究价值和工程意义。

图有限元及数值模拟研究激光表面淬火热历史
该论文通讯作者李卓为北航宁波创新研究院院长助理、特聘副研究员、北航大型金属构件增材制造国家工程实验室骨干成员,主要从事极端服役环境下增材制造金属构件的力学行为分析和组织性能调控机制研究,承担国家自然科学基金(青年项目)1项,参与国家重点研发项目(子任务负责人)、军科委重点项目、重大专项基础研究项目等省部级以上重大科研项目7项,发表SCI论文12篇、申请国家发明专利3项。
该研究得到了国家重点研究开发计划(2018YFB1106000)的大力支持,北京市科学技术计划(Z181100003618002)、北京市科学技术规划项目及国家基础研究计划(973计划)给予了相应资助。