Ti6Al4V (TC4) 具有強(qiáng)度高 [1]?耐腐蝕性好 [2]?生物相容性優(yōu)異 [3-4] 等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空?航天?醫(yī)療等領(lǐng)域?增材制造 (Additive manufacturing, AM) 技術(shù)可以加工傳統(tǒng)制造工藝難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜?薄壁零件 [5], 近年來(lái)得到廣泛應(yīng)用?通過(guò) AM 制造的 TC4 零件通常存在表面質(zhì)量差?粗糙度高等缺點(diǎn) [6-7], 在實(shí)際應(yīng)用中較大的粗糙度會(huì)使零件的疲勞強(qiáng)度?耐腐蝕性降低，從而影響材料的使用壽命，因此對(duì) AM 制造的 TC4 零件進(jìn)行拋光研究很有必要?傳統(tǒng)的拋光技術(shù)存在環(huán)境污染?材料尺寸受限等問(wèn)題，增大了拋光過(guò)程的復(fù)雜性和成本 [8-11]?采用激光拋光可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微小區(qū)域的加工，具有較高的加工精度和重復(fù)性 [12], 其工作環(huán)境要求相對(duì)簡(jiǎn)單，在加工過(guò)程中也不會(huì)造成環(huán)境污染 [13-14]?

大量學(xué)者通過(guò)激光拋光對(duì)各種金屬零件進(jìn)行了拋光研究，并取得了一定的研究成果?目前，常用的 AM 技術(shù)主要包括鋪粉式增材制造 [15](Selective laser melting, SLM) 和送粉式增材制造 [16](Laser metal deposition, LMD)?其中，關(guān)于 SLM 制造零件的拋光研究較為成熟，F(xiàn)ang 等 [17] 利用納秒激光對(duì) IN718 (SLM) 合金進(jìn)行了拋光實(shí)驗(yàn)；Li 等 [18] 通過(guò)連續(xù)激光對(duì) S316 不銹鋼 (SLM) 進(jìn)行了正交拋光試驗(yàn)；Lee 等 [19] 利用連續(xù)波光纖激光器對(duì) TC4 (SLM) 進(jìn)行了拋光實(shí)驗(yàn)，均得到了質(zhì)量較好的表面?

對(duì)于 LMD 技術(shù)，受到其制造工藝的影響，LMD 零件表面波紋度?粗糙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 SLM 零件，因此其拋光工藝更為復(fù)雜 [20]?Xu 等 [21] 使用連續(xù)激光拋光 LMD 零件，將其粗糙度降至 1.76 μm, 拋光效果有限?Rosa 等 [22] 研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)增加激光拋光的次數(shù)，可以降低 LMD 零件的表面粗糙度?Kim 等 [23] 分析得出，激光重熔的能量密度可以在一定程度上提高 LMD 零件的表面質(zhì)量?Arrizubieta 等 [24] 提出，通過(guò)激光去除和激光拋光組合加工的方式可以提高 LMD 零件的表面質(zhì)量?Shen 等 [25] 采用皮秒激光和連續(xù)激光的兩步加工方法，提高了 LMD 零件的表面質(zhì)量，為后續(xù) LMD 零件拋光提供了新思路?

針對(duì) TC4 (LMD) 存在的波紋度大?粗糙度高等問(wèn)題，使用皮秒或飛秒激光拋光來(lái)降低材料表面粗糙度的效果十分有限?若采用連續(xù)激光重熔拋光，在 TC4 (LMD) 材料表面波紋度的影響下，需要通過(guò)多次拋光才能得到較低的表面粗糙度，此時(shí)激光多次重熔過(guò)程中產(chǎn)生的高熱能量會(huì)造成零件熱影響區(qū)域過(guò)大?出現(xiàn)殘余應(yīng)力等問(wèn)題，從而削弱材料的性能?本文提出一種多激光異步拋光工藝來(lái)降低材料的表面粗糙度?首先使用皮秒激光與振鏡組合，通過(guò)激光去除方式，降低材料表面的波峰與峰谷距離，再經(jīng)過(guò)飛秒激光與物鏡組合，進(jìn)一步減小峰谷距離，獲得表面較為平整的材料表面，最后通過(guò)連續(xù)激光重熔來(lái)降低材料的表面粗糙度，并對(duì)多激光異步拋光過(guò)程中材料的表面輪廓?粗糙度?殘余應(yīng)力進(jìn)行分析?

1、實(shí)驗(yàn)

1.1 方法

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用的加工策略如圖 1 所示，TC4 (LMD) 零件原始表面如圖 1a 所示，皮秒激光與振鏡組合的皮秒激光去除過(guò)程如圖 1b 所示，主要借助皮秒激光的高效率去除特性，搭配振鏡系統(tǒng)的高速掃描特點(diǎn)，快速?大量地去除波峰波谷材料，從而降低峰谷距離?飛秒激光與物鏡組合的飛秒激光去除過(guò)程如圖 1c 所示，由于飛秒激光加工精度較高，同時(shí)搭配物鏡系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行低速掃描，可以精確地去除波峰處的材料，進(jìn)一步減小峰谷距離?連續(xù)激光重熔過(guò)程如圖 1d 所示，主要通過(guò)激光重熔來(lái)提高飛秒激光去除后材料的表面質(zhì)量?

由于皮秒激光的脈寬大于飛秒激光，同時(shí)激光單脈沖能量等于激光功率與脈寬的乘積，因此在超快激光去除過(guò)程中，激光功率一定的情況下，皮秒激光攜帶的脈沖能量遠(yuǎn)大于飛秒激光，在材料表面產(chǎn)生的作用力更強(qiáng)，能夠去除更多材料，因此皮秒激光的材料去除效率優(yōu)于飛秒激光?

振鏡和物鏡兩者的瑞利長(zhǎng)度存在差異，在對(duì)表面峰谷距離較大的材料進(jìn)行激光去除時(shí)，對(duì)材料表面波峰?波谷的去除效果略有不同?在使用振鏡加工時(shí)，由于振鏡的瑞利長(zhǎng)度大于物鏡的瑞利長(zhǎng)度，在光束傳播方向上激光能量衰減緩慢，所以在加工波峰?波谷處的材料時(shí)兩者的去除差異并不明顯，對(duì)降低材料峰谷距離的作用有限?物鏡的瑞利長(zhǎng)度較小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)材料波峰?波谷的差異性去除?在實(shí)際加工過(guò)程中，物鏡搭配的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的掃描速度較慢，如果單獨(dú)采用物鏡進(jìn)行加工，將增加加工時(shí)間，影響加工效率?由此，首先采用振鏡對(duì)材料表面進(jìn)行快速?高效去除，減小材料表面峰谷的距離，再使用物鏡搭配的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行低速掃描去除，進(jìn)一步縮小峰谷距離，此加工策略有利于整體加工效率和加工質(zhì)量的提升?

在皮秒激光?飛秒激光與材料的作用過(guò)程中，脈寬越大，則材料去除效率越高，所以皮秒激光去除效率大于飛秒激光去除效率 [26]?在實(shí)際加工過(guò)程中，振鏡的掃描速度較快，而物鏡系統(tǒng)搭配的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的掃描速度較慢?由此，在采用多激光異步拋光工藝時(shí)，首先采用皮秒激光與振鏡組合，進(jìn)行皮秒激光去除；然后，使用飛秒激光與物鏡組合，進(jìn)行飛秒激光去除；最后，通過(guò)連續(xù)激光重熔來(lái)改善表面質(zhì)量?該技術(shù)可以用于起伏較大零件表面的精密處理，以及盲孔?微槽的精密加工?

1.2 設(shè)備及加工參數(shù)

實(shí)驗(yàn)用到的激光器有皮秒激光?飛秒激光?連續(xù)激光?其中，皮秒激光器由德國(guó)通快 (TRUMPF) 公司生產(chǎn)，型號(hào)為 TruMicro5 050, 搭載振鏡系統(tǒng)，最大脈沖能量為 125 μJ, 波長(zhǎng)為 1 030 nm, 重復(fù)頻率為 400 kHz, 脈沖寬度為 8 ps?飛秒激光器采用 Light Conversion 公司生產(chǎn)的 Pharos 系列，脈沖寬度為 290 fs, 波長(zhǎng)為 1 030 nm, 最大脈沖能量為 33 μJ, 重復(fù)頻率為 598 kHz?連續(xù)激光采用 IPG 公司生產(chǎn)的光纖激光器，最大輸出功率為 250 W, 波長(zhǎng)為 1 070 nm?

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，激光作用區(qū)域尺寸均為 5 mm×5 mm, 在加工區(qū)域內(nèi)依次進(jìn)行皮秒激光去除 - 飛秒激光去除 - 連續(xù)激光重熔，加工路徑一致，均采用弓字形掃描軌跡?在皮秒激光去除過(guò)程中，由于振鏡的瑞利長(zhǎng)度較大，對(duì)材料峰谷的去除差異并不明顯，因此為了避免皮秒激光去除波谷處的材料過(guò)多，通過(guò)調(diào)整離焦距離，使激光到達(dá)波谷處的能量接近于 TC4 燒蝕閾值，如圖 2 所示?當(dāng)激光在波峰處聚焦時(shí)，超快激光的去除深度為L(zhǎng)at?在這一點(diǎn)上，材料的去除不僅發(fā)生在波峰上，也發(fā)生在波谷處，如圖 2a 所示?當(dāng)離焦距離調(diào)整為L(zhǎng)d時(shí)，到達(dá)波谷的激光能量接近于 TC4 的燒蝕閾值?由此可見(jiàn)，在波谷處去除的材料較少，且材料去除主要集中在波峰處，如圖 2b 所示，從而達(dá)到減小峰谷距離的目的?在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不同階段的激光加工參數(shù)如表 1 所示?

表 1 皮秒?飛秒?連續(xù)激光加工參數(shù) 

Tab.1 Picosecond, femtosecond and continuous laser processing parameters

1.3 材料

實(shí)驗(yàn)用到 TC4 (LMD) 零件峰谷距離示意圖如圖 3a 所示，經(jīng)過(guò)對(duì) TC4 (LMD) 零件的測(cè)量，得到最大峰谷差為 250 μm?為了使后續(xù)加工效果更加直觀，采用銑削的方式加工出深度為 250 μm 的 TC4 凹槽，如圖 3b 所示，以此來(lái)模擬 TC4 (LMD) 零件的波峰波谷?測(cè)量得到的機(jī)加工 TC4 表面形貌及 2D 輪廓分別如圖 3c?d 所示?

1.4 表征

采用白光干涉激光顯微系統(tǒng) VK-X3000 系列，對(duì)多激光異步拋光過(guò)程中材料表面輪廓及粗糙度進(jìn)行測(cè)量?同時(shí)，使用 PULSTEC μ-X360 設(shè)備測(cè)量材料表面的殘余應(yīng)力?

2、結(jié)果及分析

為了更直觀地體現(xiàn)多激光異步拋光過(guò)程中材料表面輪廓?粗糙度的變化，同時(shí)體現(xiàn)多激光異步拋光工藝中不同激光作用過(guò)程的必要性，首先使用多激光異步拋光參數(shù)對(duì)銑削形成的機(jī)加工 TC4 材料進(jìn)行加工，并展示了多激光作用前后材料表面輪廓及粗糙度的變化，證明了多激光異步拋光工藝的有效性?最后，再使用相同的加工參數(shù)對(duì) TC4 (LMD) 材料進(jìn)行拋光，并分析了不同激光作用前后材料表面輪廓?粗糙度及殘余應(yīng)力的變化情況?

2.1 多激光異步拋光前后機(jī)加工 TC4 表面輪廓?粗糙度分析

經(jīng)過(guò)多激光異步拋光后，測(cè)量不同激光作用前后機(jī)加工 TC4 零件的表面形貌及粗糙度?在不同激光作用下，材料的表面形貌及 2D 輪廓如圖 4 所示?

在多激光異步拋光前后，機(jī)加工 TC4 的表面形貌變化情況如圖 4a 所示，原始表面右側(cè)因經(jīng)過(guò)銑削加工，可以清楚地看到銑刀的加工痕跡，左側(cè)凸起部分為波峰，右側(cè)銑刀加工的凹槽為波谷?經(jīng)過(guò)皮秒激光去除和飛秒激光去除后，材料表面臺(tái)階消失?表面趨于平整，最后經(jīng)過(guò)連續(xù)激光重熔后材料表面形貌得到進(jìn)一步提升?

在多激光異步拋光前后，材料表面 2D 輪廓如圖 4b 所示?TC4 鈦合金經(jīng)銑削后，機(jī)加工 TC4 的原始表面峰谷差達(dá)到了 250 μm?在經(jīng)過(guò)皮秒激光與振鏡組合的高效率快速掃描去除后，材料表面峰谷差快速降至 35 μm?由于振鏡的瑞利長(zhǎng)度較大，在光束傳播方向上能量衰減緩慢，因此材料表面峰谷差仍有 35 μm, 無(wú)法通過(guò)皮秒激光和振鏡進(jìn)一步去除?在經(jīng)過(guò)飛秒激光去除后，材料表面基本平整，不存在明顯的臺(tái)階?這一現(xiàn)象與預(yù)期相符，主要是由于物鏡的瑞利長(zhǎng)度較小，沿光束傳播方向上激光能量衰減較大，因此在加工表面起伏較大的材料時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)波峰?波谷的差異性去除，使得材料表面趨于平整?

在多激光異步拋光前后，機(jī)加工 TC4 的表面粗糙度結(jié)果如圖 5 所示?經(jīng)過(guò)皮秒激光去除和飛秒激光去除后，極大地降低了材料表面峰谷差，但此時(shí)材料表面粗糙度仍然較高，約為 1.7 μm, 所以還需要通過(guò)連續(xù)激光重熔來(lái)降低材料的表面粗糙度?在測(cè)量過(guò)程中，分別測(cè)量了材料表面 x?y 2 個(gè)方向的粗糙度?在測(cè)量過(guò)程中，將 TC4 初始表面統(tǒng)稱為上表面，經(jīng)過(guò)銑削得到的表面統(tǒng)稱為下表面，如圖 4a 所示?在激光加工前，TC4 上 (初始) 表面 x 方向的粗糙度為 1.284 μm, y 方向的粗糙度為 1.873 μm?經(jīng)過(guò)銑削加工后，其粗糙度略有降低，x 、 y 方向的粗糙度分別為 1.342?1.219 μm?首先經(jīng)過(guò)皮秒激光去除后，材料的表面粗糙度增大，達(dá)到了 2.219 μm?這主要是因?yàn)槠っ爰す馊コ^(guò)程中產(chǎn)生的部分材料重熔噴濺顆粒，經(jīng)過(guò)冷卻后重新附著在激光加工區(qū)域，增大了材料的表面粗糙度 [25]?由于飛秒激光的脈沖寬度極小，在激光去除過(guò)程中與皮秒激光相比，其能量沉積時(shí)間遠(yuǎn)低于材料熱擴(kuò)散時(shí)間，熱影響區(qū)域顯著減小，激光作用的范圍有限，材料的熔融?凝固現(xiàn)象減少，從而降低了材料的表面粗糙度?此時(shí)材料的表面粗糙度仍然較高，由圖 5 可以看到，經(jīng)飛秒激光去除后其粗糙度約為 1.7 μm?經(jīng)過(guò)連續(xù)激光重熔后，材料的表面質(zhì)量得到巨大提升，其中粗糙度最低可以達(dá)到 0.682 μm, 材料表面也更加平整?在此過(guò)程中，連續(xù)激光在 TC4 表面持續(xù)輸入熱量，使得材料表面快速吸收能量，發(fā)生熔化?在重力及表面張力的作用下，液態(tài)材料發(fā)生流動(dòng)，從而填平了材料表面的微觀溝壑，降低了其表面粗糙度?

2.2 多激光異步拋光前后 TC4 (LMD) 表面輪廓?粗糙度分析

為了驗(yàn)證多激光異步拋光工藝的有效性，后續(xù)采用相同的激光加工參數(shù)，對(duì) TC4 (LMD) 樣件進(jìn)行拋光?經(jīng)不同激光作用后，材料的表面形貌及 2D 輪廓如圖 6 所示?

如圖 6a 所示，TC4 (LMD) 表面存在大量加工過(guò)程中產(chǎn)生的重熔顆粒狀材料，它們的存在使得材料原始表面起伏明顯，表面形貌較差?經(jīng)皮秒激光去除后，可以看到材料表面熔化?凝固現(xiàn)象較多?在經(jīng)過(guò)飛秒激光去除后，由于飛秒激光極短的脈寬使得激光與材料的作用時(shí)間更短，熱量擴(kuò)散有限，所以與皮秒激光去除后的表面形貌相比，經(jīng)飛秒激光去除后材料表面熔化現(xiàn)象顯著減少?最后，經(jīng)連續(xù)激光重熔后，材料的表面形貌與加工前相比，熔化顆粒消失，表面平整，表面形貌得到了極大改善?

如圖 6b 所示，經(jīng)過(guò)皮秒激光去除后，材料原始表面的峰谷差得到明顯改善，但材料表面的最大峰谷差仍然在 50 μm 左右?這主要是由于振鏡的瑞利長(zhǎng)度較大，激光在傳播方向上的能量變化相對(duì)均勻，對(duì)材料波峰?波谷的去除效果相同，所以無(wú)法進(jìn)一步有效減小峰谷差?在經(jīng)過(guò)飛秒激光去除后，峰谷差進(jìn)一步降低?同時(shí)，經(jīng)飛秒激光去除后材料表面峰谷差變化相對(duì)平穩(wěn)，約為 20 μm?最后，通過(guò)連續(xù)激光重熔后，得到了表面平整?無(wú)明顯高度差的 TC4 (LMD) 樣件?

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)量了多激光異步拋光前后加工區(qū)域 x? y 方向的表面粗糙度，結(jié)果如圖 7 所示?其中，TC4 (LMD) 原始樣件由于其表面存在重熔顆粒物質(zhì)，因此 x 、 y 方向的原始表面粗糙度較高，分別為 7.637?7.278 μm?經(jīng)皮秒激光去除后，材料的粗糙度降至 4 μm 左右，經(jīng)過(guò)飛秒激光去除后進(jìn)一步降低了材料的粗糙度?此過(guò)程主要是因?yàn)榕c皮秒激光相比，飛秒激光的脈寬更短，與材料作用的時(shí)間隨之變短，形成的熱影響區(qū)域有限?經(jīng)飛秒激光去除后，熱影響范圍更小，材料熔化?凝固現(xiàn)象隨之減少，因此其表面粗糙度進(jìn)一步減小，最小降至 3 μm 左右?此時(shí)材料的粗糙度仍然較大，同時(shí)材料表面的平整度較差，經(jīng)過(guò)連續(xù)激光重熔后，表面熔化的液態(tài)材料流動(dòng)，彌補(bǔ)了表面微觀缺陷，使得 TC4 (LMD) 的表面粗糙度降至 0.744 μm?多激光異步拋光前后材料表面實(shí)物如圖 8 所示?

2.3 多激光異步拋光前后 TC4 (LMD) 表面殘余應(yīng)力分析

分析了 TC4 (LMD) 樣件表面經(jīng)不同激光作用后的表面粗糙度，測(cè)量了多激光異步拋光過(guò)程中 TC4 (LMD) 的表面殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力變化如圖 9 所示?

在多激光異步拋光過(guò)程中，TC4 (LMD) 表面殘余應(yīng)力均為拉應(yīng)力，經(jīng)過(guò)皮秒激光去除后 TC4 (LMD) 表面殘余拉應(yīng)力由最初的 450 MPa 增至 1 000 MPa, 經(jīng)飛秒激光去除后進(jìn)一步增至 1 146 MPa, 最終經(jīng)過(guò)連續(xù)激光重熔后降至 934 MPa?發(fā)生這一變化的主要原因是皮秒?飛秒?連續(xù)激光各自的脈寬不同，對(duì)材料的作用時(shí)間存在差異，相應(yīng)產(chǎn)生的溫度梯度不同?在皮秒激光去除過(guò)程中，由于激光的脈寬較短，激光對(duì)材料的作用時(shí)間極短，導(dǎo)致材料表面在激光照射區(qū)域內(nèi)形成了顯著的溫度梯度?材料在激光作用下局部加熱后，隨即冷卻?由于加工區(qū)域的熱膨脹被未加工區(qū)域所約束，材料在冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生收縮效應(yīng)，因此加工后的材料表面會(huì)形成拉應(yīng)力?相較之下，飛秒激光的脈沖寬度更短，激光作用時(shí)間更短?由于脈沖持續(xù)時(shí)間更短，因此激光作用區(qū)域內(nèi)的溫度梯度相較于皮秒激光更為劇烈?在激光照射下表層材料的溫度急劇升高，而未加工區(qū)域及材料內(nèi)部的溫度變化較小?在隨后的冷卻過(guò)程中，激光作用區(qū)域材料因冷卻收縮而受到更大程度的約束，因此經(jīng)飛秒激光去除后，材料表面的殘余拉應(yīng)力進(jìn)一步增大?在連續(xù)激光重熔過(guò)程中，激光對(duì)表面的照射是持續(xù)的，使得材料表面在一定時(shí)間內(nèi)保持均勻的加熱狀態(tài)，且隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)，材料內(nèi)部溫度逐步升高?經(jīng)連續(xù)激光重熔拋光后，在表面張力和重力的作用下，材料重新分布，釋放了飛秒激光去除后形成的拉應(yīng)力?由于連續(xù)激光拋光后形成的溫度梯度相對(duì)均勻，使得材料各部分熱膨脹和收縮更均勻，減小了不同區(qū)域間材料的變形差異?同時(shí)，在較長(zhǎng)的熔池凝固時(shí)間下，熱應(yīng)力可以通過(guò)塑性變形方式得到釋放，從而降低了最終的殘余拉應(yīng)力，所以材料表面殘余應(yīng)力逐漸增大?這是由于經(jīng)皮秒激光?飛秒激光去除后形成的溫度梯度存在差異，使得表面殘余拉應(yīng)力逐漸累積?材料表面的殘余應(yīng)力減小，則是由于經(jīng)過(guò)連續(xù)激光重熔后，材料在 TC4 (LMD) 表面重新分布，釋放了超快激光去除過(guò)程中累積的殘余拉應(yīng)力?同時(shí)，由于連續(xù)激光重熔后形成的溫度梯度相對(duì)均勻，所以產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力較小?

3、結(jié)論

1) 在對(duì)機(jī)加工 TC4 材料進(jìn)行多激光異步拋光過(guò)程中，由于振鏡?物鏡的瑞利長(zhǎng)度存在差異，對(duì)材料波峰?波谷的去除存在差異，使得經(jīng)皮秒激光去除后材料的峰谷距離降至 35 μm, 再經(jīng)過(guò)飛秒激光去除后獲得了相對(duì)平整的表面?

2) 皮秒激光脈寬遠(yuǎn)小于飛秒激光脈寬，使得飛秒激光在材料表面作用的時(shí)間較短，材料表面熔化現(xiàn)象較少?在經(jīng)過(guò)皮秒激光?飛秒激光去除后，機(jī)加工 TC4 的表面粗糙度從 2.219 μm 降至 1.7 μm, 再經(jīng)過(guò)連續(xù)激光重熔后達(dá)到了最小值，為 0.682 μm?

3) TC4 (LMD) 材料經(jīng)過(guò)皮秒激光去除?飛秒激光去除和連續(xù)激光重熔后，其表面質(zhì)量逐漸得到改善，表面粗糙度由最初的 7.637 μm 降至 0.774 μm?

4) 在多激光異步拋光 TC4 (LMD) 過(guò)程中，由于皮秒激光?飛秒激光的脈寬存在差異，因此形成的溫度梯度不同，使得材料表面殘余拉應(yīng)力由最初的 450 MPa 增至 1 000 MPa, 經(jīng)飛秒激光去除后進(jìn)一步增至 1 146 MPa?連續(xù)激光重熔使得材料在 TC4 (LMD) 表面重新分布，釋放了超快激光去除過(guò)程中累積的殘余拉應(yīng)力，所以產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力較小，降至 934 MPa?

參考文獻(xiàn)

[1] 劉包發(fā)，胡劍南，石俊杰，等。熱處理對(duì)增材制造 TC4 鈦合金組織結(jié)構(gòu)及耐蝕性能的影響 [J]. 材料熱處理學(xué)報(bào)，2023, 44 (5): 86-94. LIU B F, HU J N, SHI J J, et al. Effect of Heat Treatment on Microstructure and Corrosion Resistance of TC4 Titanium Alloy Manufactured by Additive [J]. Transactions of Materials and Heat Treatment, 2023, 44 (5): 86-94.

[2] LIU Y, WANG H J, PANG S J, et al. Ti-Zr-Cu-Fe-Sn-Si-Ag-Ta Bulk Metallic Glasses with Good Corrosion Resistance as Potential Biomaterials[J]. Rare Metals, 2020, 39(6): 688-694.

[3] 王濤，康清川。脈沖光纖激光拋光 Ti6Al4V 的實(shí)驗(yàn)分析及研究 [J]. 激光與紅外，2022, 52 (3): 336-342. WANG T, KANG Q C. Experimental Analysis and Research of Pulsed Fiber Laser Polishing Ti6Al4V [J]. Laser & Infrared, 2022, 52 (3): 336-342.

[4] CHEN C Y, XIE Y C, YAN X C, et al. Effect of Hot Isostatic Pressing (HIP) on Microstructure and Mechanical Properties of Ti6Al4V Alloy Fabricated by Cold Spray Additive Manufacturing[J]. Additive Manufacturing, 2019, 27: 595-605.

[5] 王宣平，段合露，孫玉文，等。增材制造金屬零件拋光加工技術(shù)研究進(jìn)展 [J]. 表面技術(shù)，2020, 49 (4): 1-10. WANG X P, DUAN H L, SUN Y W, et al. Advances in the Research of Polishing Technologies for Additive Manufacturing Metal Parts [J]. Surface Technology, 2020, 49 (4): 1-10.

[16] 竺俊杰，王優(yōu)強(qiáng)，倪陳兵，等。激光增材制造鈦合金微觀組織和力學(xué)性能研究進(jìn)展 [J]. 表面技術(shù)，2024, 53 (1): 15-32. ZHU J J, WANG Y Q, NI C B, et al. Research Progress on Microstructure and Mechanical Properties of Titanium Alloy by Laser Additive Manufacturing [J]. Surface Technology, 2024, 53 (1): 15-32.

[17] FANG Z H, LU L B, CHEN L F, et al. Laser Polishing of Additive Manufactured Superalloy[J]. Procedia CIRP, 2018, 71: 150-154.

[7] 侯陽(yáng)琨，袁軍堂，汪振華，等. SLM 鈦合金 3D 打印件銑削加工參數(shù)優(yōu)化分析 [J]. 制造技術(shù)與機(jī)床，2016 (1): 103-107. HOU Y K, YUAN J T, WANG Z H, et al. Milling Parameters Optimization and Analysis of Selective Laser Melted Ti-6Al-4V [J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2016 (1): 103-107.

[8] SATO Y, TSUKAMOTO M, SHINONAGA T, et al. Femtosecond Laser-Induced Periodic Nanostructure Creation on PET Surface for Controlling of Cell Spreading[J]. Applied Physics A, 2016, 122(3): 184.

[9] E ?, SZYMCZYK P, DYBA?A B, et al. Chemical Polishing of Scaffolds Made of Ti-6Al-7Nb Alloy by Additive Manufacturing[J]. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2014, 14(4): 586-594.

[10] 萬(wàn)宏強(qiáng)，韓佩瑛，葛帥，等。超聲復(fù)合振動(dòng)拋光中材料去除原理及力學(xué)分析 [J]. 煤礦機(jī)械，2018, 39 (11): 64-67. WAN H Q, HAN P Y, GE S, et al. Principle of Material Removal and Mechanical Analysis in Ultrasonic Composite Vibration Polishing [J]. Coal Mine Machinery, 2018, 39 (11): 64-67.

[11] 王喜社，李新凱，譚袁迅，等。離子束拋光研究進(jìn)展 [J]. 制造技術(shù)與機(jī)床，2019 (10): 28-31. WANG X S, LI X K, TAN Y X, et al. Research Progress on Ion Beam Polishing [J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2019 (10): 28-31.

[12] 陳林，楊永強(qiáng)。激光拋光機(jī)理及應(yīng)用 [J]. 表面技術(shù)，2003, 32 (5): 49-52. CHEN L, YANG Y Q. Mechanism and Application of Laser Polishing [J]. Surface Technology, 2003, 32 (5): 49-52.

[13] 戴偉，鄭志鎮(zhèn)，李建軍，等。金屬材料表面的激光拋光研究進(jìn)展 [J]. 激光與光電子學(xué)進(jìn)展，2015, 52 (11): 110001. DAI W, ZHENG Z Z, LI J J, et al. Research Progress of Laser Polishing on the Metal Surface [J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2015, 52 (11): 110001.

[14] 王濤，王杰，姚濤，等。激光拋光中金屬表面的建模及仿真 [J]. 激光與紅外，2019, 49 (9): 1068-1074. WANG T, WANG J, YAO T, et al. Modeling and Simulation of Metal Surface in Laser Polishing [J]. Laser & Infrared, 2019, 49 (9): 1068-1074.

[15] THOMPSON S M, ASPIN Z S, SHAMSAEI N, et al. Additive Manufacturing of Heat Exchangers: A Case Study on a Multi-Layered Ti-6Al-4V Oscillating Heat Pipe[J]. Additive Manufacturing, 2015, 8: 163-174.

[18] LI C J, LIU D P, LIU G D, et al. Surface Characteristics Enhancement and Morphology Evolution of Selective-Laser-Melting (SLM) Fabricated Stainless Steel 316L by Laser Polishing[J]. Optics & Laser Technology, 2023, 162: 109246.

[19] LEE S, AHMADI Z, PEGUES J W, et al. Laser Polishing for Improving Fatigue Performance of Additive Manufactured Ti-6Al-4V Parts[J]. Optics Laser Technology, 2021, 134: 106639.

[20] ZHANG Y M, HUANG W B. Comparisons of 304 Austenitic Stainless Steel Manufactured by Laser Metal Deposition and Selective Laser Melting[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2020, 57: 324-333.

[21] XU Z F, OUYANG W T, LIU Y F, et al. Effects of Laser Polishing on Surface Morphology and Mechanical Properties of Additive Manufactured TiAl Components[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 65: 51-59.

[22] ROSA B, MOGNOL P, HASCO?T J Y. Laser Polishing of Additive Laser Manufacturing Surfaces[J]. Journal of Laser Applications, 2015, 27(Sup. 2): S29102.

[23] KIM M J, SALDANA C. Post-Processing of Additively Manufactured IN625 Thin-Walled Structures Using Laser Remelting in Directed Energy Deposition[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2023, 88: 59-70.

[24] ARRIZUBIETA J I, CORTINA M, RUIZ J E, et al. Combination of Laser Material Deposition and Laser Surface Processes for the Holistic Manufacture of Inconel 718 Components[J]. Materials, 2018, 11(7): 1247.

[25] SHEN H, LIAO C H, ZHOU J, et al. Two-Step Laser Based Surface Treatments of Laser Metal Deposition Manufactured Ti6Al4V Components[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2021, 64: 239-252.

[26] ?EMAITIS A, GE?YS P, BARKAUSKAS M, et al. Highly-Efficient Laser Ablation of Copper by Bursts of Ultrashort Tuneable (Fs-Ps) Pulses[J]. Scientific Reports, 2019, 9(1): 12280.

[26] MEHL M J, KLEIN B M. All-Electron First-Principles Supercell Total-Energy Calculation of the Vacancy Formation Energy in Aluminium[J]. Physica B: Condensed Matter, 1991, 172(1/2): 211-215.

[27] AQUILANTI V, MUNDIM K C, ELANGO M, et al. Temperature Dependence of Chemical and Biophysical Rate Processes: Phenomenological Approach to Deviations from Arrhenius Law[J]. Chemical Physics Letters, 2010, 498(1/2/3): 209-213.

[28] CECCONE G, NICHOLAS M G, PETEVES S D, et al. An Evaluation of the Partial Transient Liquid Phase Bonding of Si3N4 Using Au Coated Ni-22Cr Foils[J]. Acta Materialia, 1996, 44(2): 657-667.

[29] SHIMIZU F, OGATA S, LI J. Theory of Shear Banding in Metallic Glasses and Molecular Dynamics Calculations[J]. Materials Transactions, 2007, 48(11): 2923-2927.

[30] 韓雪。陶瓷刀具切削鎳基合金刀具磨損及界面行為研究 [D]. 長(zhǎng)春：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)，2020: 35-36. HAN X. Research on Wear and Interface Behavior of Nickel based Alloy Cutting Tools with Ceramic Cutting Tools [D]. Changchun: Changchun University of Technology, 2020: 35-36.

[31] 管甲鎖。氮化硅鐵陶瓷的制備及性能研究 [D]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)，2019: 5-7. GUAN J S. Preparation and Properties of Ferrosilicon Nitride Ceramics [D]. Xi'an: Northwestern Polytechnical University, 2019: 5-7.

[32] 王魯杰。氮化硅陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控與第二相增韌研究 [D]. 上海：中國(guó)科學(xué)院大學(xué) (中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所), 2020: 76-80. WANG L J. Study on Microstructure Regulation and Second Phase Toughening of Silicon Nitride Ceramic Materials [D]. Shanghai: Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, 2020: 76-80.

[33] ANDRIOTIS A N, MENON M, FROUDAKIS G E, et al. A Tight-Binding Molecular Dynamics Study of Ni?Si? Binary Clusters[J]. Chemical Physics Letters, 1998, 292(4/5/6): 487-492.

[34] LU Y P, LI G B, DU Y Y, et al. Electromagnetic Modification of Faceted-Faceted Ni31Si12-Ni2Si Eutectic Alloy[J]. Chinese Science Bulletin, 2012, 57(13): 1595-1599.

[35] GUAN J S, CHENG L F, LI M X. Microstructure and Mechanical Properties of Si3N4-Fe3Si Composites Prepared by Gas-Pressure Sintering[J]. Materials, 2018, 11(7): 1206.

[36] 楊巖松，雷金波，鄧定哲，等。加權(quán)平均概念在巖土工程學(xué)科中的應(yīng)用 [J]. 土木工程，2021, 10 (5): 460-466. YANG Y S, LEI J B, DENG D Z, et al. Application of Weighted Average Concept in Geotechnical Engineering Courses [J]. Hans Journal of Civil Engineering, 2021, 10 (5): 460-466.

[37] DUAN Q Q, QU R T, ZHANG P, et al. Intrinsic Impact Toughness of Relatively High Strength Alloys[J]. Acta Materialia, 2018, 142: 226-235.

（注，原文標(biāo)題：送粉式增材制造TC4鈦合金多激光異步拋光實(shí)驗(yàn)研究）