科研項目 ：

1、“集成化激光智能制造及柔性加工系統(tǒng)（KGXX-11）”，中國科學(xué)院知識創(chuàng)新重大項目

2、“汽車沖壓模具激光強化技術(shù)及裝備系統(tǒng)”，上海大眾科技合作項目

3、“激光智能制造工藝力學(xué)實驗研究系統(tǒng)”，中國科學(xué)院創(chuàng)新大型裝備研制項目

4、“高密度激光制造/材料工藝機理研究”，瑞-中科技合作項目

5、“激光熱負(fù)荷機理及實驗系統(tǒng)研究”，中國兵器集團第七0研究所科技合作項目

6、“激光焊接技術(shù)試驗研究系統(tǒng)”，某企業(yè)

7、“模具表面的激光造型強化處理技術(shù)”，國家自然科學(xué)基金（69678007）

8、“模具表面的激光造型強化處理技術(shù)”，中國科學(xué)院院長基金

9、“模具工作表面激光強化處理技術(shù)及裝備”中國科學(xué)院儀器裝備研制項目

10、“小型化千瓦射頻激勵快速軸流CO激光系統(tǒng)”，尤里卡計劃EU113號

11、“高分辨率紅外分子光譜研究”，英國SER/ORS

12、院“九五”重大項目二級課題（KY951-A-602）

集成化激光智能制造工藝力學(xué)實驗系統(tǒng)	安裝在上海大眾汽車有限公司的沖壓模具激光強化裝備系統(tǒng)
某研究所的激光熱負(fù)荷實驗系統(tǒng)	某企業(yè)激光異種材料焊接系統(tǒng)

研究方向 ：

實驗室的主要創(chuàng)新研究方向包括：

◆ 基于激光與材料相互作用原理的模具表面強化及其工藝力學(xué)研究；

◆ 激光制造過程物理力學(xué)模型及數(shù)值模擬；

◆ 基于衍射光學(xué)原理的高強激光束空間變換和柔性傳輸研究；

◆ 激光熱負(fù)荷實驗及數(shù)值研究；三維智能加工過程研究；

◆ 基于自適應(yīng)原理的快速定位測量研究；

◆ 基于智能控制理論的系統(tǒng) PC 集成化研究等

應(yīng)用領(lǐng)域 ：

◆ 激光制造關(guān)鍵技術(shù)

激光表面強化；復(fù)雜結(jié)構(gòu)件激光成形；激光異種材料焊接；激光三維切割；激光精微打孔；激光熱負(fù)荷模擬等

◆ 數(shù)字化模擬仿真基礎(chǔ)

激光與材料相互作用物理模型及數(shù)值模擬；高能密度激光制造力學(xué)建模；基于智能控制理論的系統(tǒng)PC集成化、過程仿真及可視化研究；自適應(yīng)測量等

◆ 工藝力學(xué)與性能檢測

熔池形成與凝固過程及殘余應(yīng)力分布；材料熱-力學(xué)性能與表征；多場在線實時監(jiān)測，工藝參數(shù)優(yōu)化與控制等

◆ 激光束空間強度變換

高強激光束空間強度分布變換基礎(chǔ)；激光束變換元件的設(shè)計和制作；光束變換技術(shù)在激光制造過程中的應(yīng)用等。

1、自適應(yīng)測量技術(shù)

激光加工中的快速定位及測量

實驗室自主創(chuàng)新提出的自適應(yīng)測量技術(shù)提供了一種空間三維自由曲線的測量方法，實現(xiàn)了三維自由曲線的數(shù)字化并做到合理地分布測點，提高測量效率、精度和安全性，從而滿足工程應(yīng)用中三維自由曲線的數(shù)字化需求，填補了空間三維自由曲線測量方法的空白。這項技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代化大功率激光智能制造與加工工藝的要求，可廣泛應(yīng)用于汽車制造和機械等行業(yè)。

2、模具表面激光強化技術(shù)

實驗室自主開發(fā)的“集成化激光智能制造及柔性加工系統(tǒng)”，可完成對各種形狀復(fù)雜的模具表面進行高精度的快速定位，通過光束變換以及高能量密度作用于材料表面并使其材料表面改性，實現(xiàn)對模具表面全部或局部進行激光表面強化和激光表面修復(fù)，極大地提高了大型模具的使用壽命。目前，該技術(shù)已在上海大眾汽車有限公司成功地應(yīng)用于大型汽車沖壓覆蓋件模具的激光表面強化和修復(fù)。

汽車沖壓模具工作面激光表面強化	激光表面強化技術(shù)處理后的試樣

3、激光焊接技術(shù)

激光焊接具有能量密度高、焊縫深寬比大、熱影響區(qū)小、焊縫的機械性能相當(dāng)于母材或優(yōu)于母材的特點，特別適合于傳統(tǒng)方法難以焊接的同種或異種金屬焊接。目前實驗室已成功實現(xiàn)了發(fā)動機增壓裝置異種金屬激光焊接、各類合金板件激光焊接、以及航空儀表激光精密焊接等。

激光精密焊接技術(shù)	增壓器渦輪與渦桿異種金屬激光焊接

4、激光切割技術(shù)

金屬零件激光切割

在汽車新型車型和小批量個性化設(shè)計中，采用激光切割技術(shù)可以省去大量的樣板和加工設(shè)備，大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。目前，實驗室已實現(xiàn)了汽車沖壓件的激光切邊整形與激光沖孔等加工工藝。

 

 

金屬零件激光打孔

 

 

 

5、激光打孔

與電子束、電火花和傳統(tǒng)機械打孔方式相比，激光打孔具有效果好、重復(fù)精度高、通用性強、效率高、成本低等一系列顯著特點。許多高精度零部件上往往設(shè)計有許多微孔，如采用氣膜或發(fā)散冷卻技術(shù)的航空發(fā)動機渦輪葉片上設(shè)計有近50萬個微孔。這些微孔高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的加工，已成為現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

6、金屬零件的激光直接成形

利用激光熔化金屬粉末，以CAD模型為藍本，無需任何硬質(zhì)工模具，能夠適應(yīng)廣泛的材料變化，通過改變材料，可得到不同部位由不同材料組成的零件或梯度功能零件，與材料設(shè)計相結(jié)合，可制備具有復(fù)雜幾何形狀的金屬零件。該技術(shù)在航天器件、飛機發(fā)動機零件及武器零件的制備上具有廣闊的應(yīng)用前景。

激光直接成形技術(shù)制備的不銹鋼薄壁零件

論著：

虞鋼，虞和濟. 集成化激光智能加工工程，冶金工業(yè)出版社，2001年

發(fā)表文章百余篇，發(fā)明專利20多項。

論文：

2008年

1. Thermal fatigue on pistons induced by shaped high power laser. Part I: Experimental study of transient temperature field and temperature oscillation. Int. J. International Journal of Heat and Mass Transfer(2008)

2. Research on laser welding of cast Ni-based superalloy K418 turbo disk and alloy steel 42CrMo shaft. Journal of Alloys and Compounds.2008

3. High-power laser beam shaping by inseparable two-dimensional binary-phase gratings for surface modification of stamping dies. Optics and Lasers in Engineering.

4. K418 與 42CrMo異種金屬激光焊接接頭組織與力學(xué)性能. 焊接學(xué)報 2008

5. 脈沖激光相變硬化中的二維點陣光強分布設(shè)計，中國激光，2008

2007年

6. Thermal fatigue on pistons induced by shaped high power laser. Part I: Experimental study of transient temperature field and temperature oscillation. Int. J. Heat and Mass Transfer (2007), doi:10. 1016/j.ijheatmasstransfer. 2007.04. 035

7. Thermal fatigue on pistons induced by shaped high power laser. Part II: Design of spatial intensity distribution via numerical simulation. Int. J. Heat and Mass Transfer (2007), doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.04. 034

8. Research on laser welding of dissimilar materials between nickel-base cast super-alloy K418 and alloy steel 42CrMo. J. of Alloys and Compounds Accepted 16 November 2006, doi:10.1016/j.jallcom.2006.11.152

9. Microstructure and high-temperature wear and oxidation resistance of laser clad g/W2C/TiC composite coatings on g-TiAl intermetallic alloy. J. of Alloys and Compounds, Vol.439, No.1-2, 2007: 279-286

10. Dissimilar autogenous full penetration welding of superalloy K418 and 42CrMo steel by a high power CW Nd: YAG laser. Applied Surface Science 2007, 253 (17): 7281-7289

11. Microstructure and tribological properties of laser clad g/Cr7C3/TiC composite coatings on g-TiAl intermetallic alloy. Wear (2007); 262:514-521

12. Effects of La2O3 on microstructure and wear properties of laser clad g/Cr7C3/TiC composite coatings on g-TiAl intermatallic alloy. Materials Chemistry and Physics, Vol.101,No.2-3, 2007: 448-454

13. Characteristics of deep penetration laser welding of dissimilar metal Ni-based cast superalloy K418 and alloy steel 42CrMo.  Optics and Lasers in Engineering, 2007, 45(9):929-934

14. Analysis of the laser surface hardening layers of the automobile engine cylindered liner. Journal of Iron and Steel Research 2007; 14:42-46

15. 激光加工中可調(diào)性一體化工作臺系統(tǒng)的設(shè)計與算法研究. 中國激光 2007; 34:634-367

16. 集成化激光制造系統(tǒng)的軸件焊接控制工藝. 中國激光 2007; 34:1571-1576

17. K418與42CrMo異種金屬激光深熔焊接. 焊接學(xué)報 2007; 28:83-86

18. 脈搏檢測分析系統(tǒng)中基于多線程的高速串口通信，計算機應(yīng)用與軟件，2007

19. 基于壓力波的人體脈搏波傳播速度無創(chuàng)檢測研究，中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報，2007

20. 集成激光制造系統(tǒng)的開放式控制研究，計算機集成制造系統(tǒng)，2007

2006年

21.  Microstructure and wear resistance，Intermetallics, 2006;14(3):325-331. (Impact factor: 1.770)

22. Carbon-nanotubes reinforced hydroxyapatite composite coatings produced through laser surface alloying, Carbon, 2006; 44(1):37-45. (Impact facor:3.331)

2005年

23.  Eccentricity effects on the crushing history and energy absorption of metal tubes collapsed in concertina mode.，Tsinghua Science and Technology，2005, 10(2):196-203.

24.  多孔材料填充薄壁結(jié)構(gòu)能量吸收的相互作用效應(yīng)，力學(xué)學(xué)報，2005, 37(6):697-703

25.  International Journal of Solid Structures，Partition energy absorption of axially crushed aluminum foam-filled hat sections，2005.42(10):2575-2600.

26.  Eutectic MC carbide growth morphologies of a laser clad TiC/FeAl composite coating，Materials Letters，2005,Vol.59: 3699-3702. (Impact factor: 1.186)

27.  Laser melted TiC reinforced Nickel aluminide matrix in situ composites，Journal of Alloys and Compounds，2005;391:49-54. (Impact factor：1.562)

28.  Growth morphologies and mechanisms of MC carbide under non-equilibrium solidification conditions, Journal of Materials Research, Impact factor: 1.912)， in press

29.  Laser Surface Modified Ductile Iron by Pulsed Nd: YAG Laser Beam with Two-Dimensional Array Distribution , Applied Surface Science, 2005,Vol.45: 316-321.(Impact factor: 1.497)

30.  Laser-surface-alloyed carbon-nanotubes reinforced hydroxyapatite composite coatings, Applied Physics Letters, 2005; 86: Article No.251905. (Impact factor: 4. 303)

31.  汽車覆蓋件模具激光表面強化中環(huán)帶區(qū)域的測量及軌跡規(guī)劃, 應(yīng)用激光, 2005．Vol.25,No.4，Pp227-229

32.  虛擬激光柔性加工的完整過程仿真模型研究－覆蓋件模具的激光硬化, 中國機械工程, 2005. Vol.16,No

.7 Pp574-577

33.  對達曼光珊進行二維擴展的矩形孔徑光珊設(shè)計, 激光雜志，2005. Vol.26, No.3 Pp23-24

34.  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在覆蓋件模具表面激光硬化虛擬過程的應(yīng)用，金屬熱處理，2005. Vol.30, No.3 Pp61-63

35.  基于PROFIBUS-DP的激光加工系統(tǒng)數(shù)字化控制，工業(yè)控制計算機，2005.2　 pp75-76

2004年

36. 汽車模具復(fù)雜棱脊和溝槽的數(shù)字化及激光加工軌跡規(guī)劃，機械工程學(xué)報，2004. Vol.40,No.12 pp 155-159

37.  連續(xù)移動三維瞬態(tài)激光溶池溫度場數(shù)值模擬，中國激光，2004．Vol.31,No.11

38.  激光智能制造系統(tǒng)中同步控制的實現(xiàn)，機械工程學(xué)報，2004 Vol.40，No5 pp126-130

39.  自由曲面的二維自適應(yīng)測量及測球半徑的三維補償，機械工程學(xué)報，2004 Vol40，No 2 pp117-120

2003年

40.  球鐵材料脈沖激光表面強化的實驗研究, 中國激光，30卷，5期，2003

41.  五軸框架式機器人激光加工系統(tǒng)軌跡算法研究, 中國激光，30卷，1期，2003

42.  靜態(tài)不確定性環(huán)境中非完整輪式移動機器人路徑規(guī)劃研究，機器人，2003 Vol 25，No7， pp.661-664

43.  A Numerical Model of Rapid Solidification Processing of Ni－AI Alloy in Planar Flow Casting，ISIJ International，Vol.43(2003),No.8, pp.1200-1205

44. 汽車模具棱邊的三維自適應(yīng)測量及六維加工規(guī)矩軌跡劃分，中國機械工程2003 Vol. 14 No.17，pp. 1444- 1447

45.  Ni25Al75合金快速凝固過程中的包晶反應(yīng)凝固過程，中國有色金屬學(xué)報，2003 Vol. 13 No.2 Pp335-338

46.  集成化柔性激光加工系統(tǒng)的誤差檢測及其補償，中國機械工程，2003 Vol. 14 . No.5， PP. 367-370

2002年

47.  連續(xù)冷卻多階段快速凝固過程起始形核溫度的計算,中國有色金屬學(xué)報,2002

48.  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共軛梯度優(yōu)化算法在激光加工定位中的應(yīng)用，機械工程學(xué)報，38卷， 2002

49.  集成化柔性激光加工系統(tǒng)的誤差檢測及其建模補償，中國機械工程，2002

50.  Numerical simu lation of lase materials interaction for lase surface treatment，第三屆亞太激光會議, 2002.9.17～20，日本大阪APLS2002，WePA4

51.  Microstructure Evolution of Laser Pulse processed Ductile Iron，第三屆亞太激光會議, 2002.9.17～20，日本大阪APLS2002，HLC4T

52.  Digitized processing path generation of a computer integrated multi-functional 5-axis laser processing system，第三屆亞太激光會議, 2002.9.17～20，日本大阪APLS2002，WePA39

53.  Cow-eye Microstrure Evolution of Laser Pulse processed for Ductile Iron，Optical Technology and Image Proceeding for Fluids and SolidsDiagnostics SPIE/Beijing 2002 AdvancedAbstract

54.  分形模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法研究和應(yīng)用，東北大學(xué)學(xué)報，23卷，2期，pp.195-198，2002

2001年

55. 柔性激光加工系統(tǒng)中的測量功能及靜態(tài)誤差分析, 機械工程學(xué)報，37卷, 8期, PP.364－368, 2001

56.  Nano-indentation hardness and modulus of laser surface modifications for outer-penal forming moulds & dies，

Mechanics and Material Engineering for Science and Experimente PP.390－395, 2001

57. 具有特殊衍射強度分布的二元位相光柵設(shè)計, 中國激光，28卷，4期，PP364－368, 2001

58. 面向柔性激光加工的自適應(yīng)測量和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法, 機械工程學(xué)報，37卷，5期，PP.60－63, 2001

2000年

59. 通過虛擬驅(qū)動程序（VxD）實現(xiàn)穩(wěn)定的串口通訊, 微計算機應(yīng)用，21卷， 6期，PP.338－34，2000

60. 激光加工中傳熱相變問題的焓解法, 中國激光，27卷，10期，PP931－936,　2000

61.  A Computer Integrated Multi-Functional 5-Axis Laser, ISATA 2000,Vol.Lasers/Robots, PP.145－152, 2000

1999年

62. Adaptive Measurement Enhancing the Performance of a 5-axis Robot Machine, SPIE AHPLA&dfdfdf99，HPLO4 3888-57, 1999

63. Laser Surface Treatment of Carbon Steels using Diffractive Optical Converters, SPIE AHPLA&dfdfdf99, HPLO4 3888-38, 1999

64. Diffractive Optics Improving Applications in High Power Laser, Processing　SPIE AHPLA&dfdfdf99,HPLO1 3885-35, 1999

65.  Adaptive Measurement Improving Welding Quality for a 5-Axis Laser Machining Equipment, INTERNATIONAL CONFERENCE ON EFFICIENT WELDING IN INDUSTRIAL APPLCATIONS, PP.194-199, 1999

66.  Diffractive Optics Enhancing Laser Performance in Surface Modification, 7th NOLAMP: 7th NORDIC

67.  CONFERENCE IN LASER PROCESSING OF MATERIALS, Vol.2, pp.544-551, 1999

Analysis of Conduction Phase Change During Laser Materials Processing Based on Enthalpy Model,

68. INTERNATIONAL CONFERENCE ON EFFICIENT WELDING IN INDUSTRIAL APPLCATIONS, pp. 99－105, 1999

69. 激光加工系統(tǒng)平面方程生成與誤差分析補償　東北大學(xué)學(xué)報　Vol.20, No.2, PP.185-187,1999

中國發(fā)明專利：

1、一種激光焊接渦輪盤和轉(zhuǎn)軸的方法200810055876.0

2、一種激光焊接活塞的方法200710304373.8

3、一種閉合曲線的激光加工系統(tǒng)200710308514.3

4、一種激光焊接閉合曲線首尾連接處的方法200710308513.9

5、一種用于激光焊接頭的保護裝置200710179450.1

6、激光柔性加工系統(tǒng)200710064749.2

7、一種用于對激光束變換的矩形孔徑光柵制作方法200610099495.3

8、測量脈搏波速度的方法和裝置200610083127.X

9、一種激光誘發(fā)活塞熱疲勞的實驗裝置及實驗方法200510114585.0

10、一種自由曲面的智能測量方法200410069181.Ｘ

11、強化軌跡及分布可控的材料表面激光強化方法和系統(tǒng)ZL2004100084770

12、基于自由曲面的三維散亂數(shù)點集據(jù)進行路經(jīng)規(guī)劃的方法2003101033 16.5

13、基于機器人系統(tǒng)的激光同步加工的方法200310103315.0

14、一種空間三維自由曲線的智能測量算法03121460.6

15、一種自由曲面的智能測量方法03121461.4

中國實用型專利：

16、一種活塞熱疲勞實驗裝置200520129593.8

17、一種用于激光材料表面處理裝置光學(xué)系統(tǒng)200420006765.8

聯(lián)系方式 ：

通信地址：北京市海淀區(qū)北四環(huán)西路15號

中國科學(xué)院力學(xué)研究所

郵編： 100190

Email： gyu@imech.ac.cn   laser@imech.ac.cn