激光加工引发了许多改善材料表面性能的研究活动。此前研究人员发现，由于激光加工相关的快速凝固后的微细组织和丰富的合金元素，使金属合金的表面性能如耐磨性、耐腐蚀性等得到显著提高。

　　为了将激光技术应用于实际工程应用中的大表面零件，通常需要使用扫描激光束多次重叠相邻轨迹以产生区域覆盖。长期以来，人们已经认识到，激光束重叠可能在影响激光处理材料的最终表面性能方面发挥重要作用。

　　然而，到目前为止，还没有人关注激光束重叠对熔池凝固组织演化动力学的影响。本研究的目的是研究重叠轨迹如何影响扫描速度下激光熔化AZ91D镁合金的传热和液体流动、微观结构演变和电化学行为。

　　所研究的材料是铸态AZ91D镁合金，其化学成分(重量%)为铝8.97、锌0.78、锰0.31、硅0.023、铜0.002、镍0.0005，其余为镁。从铸锭中取出20毫米30毫米3毫米的样品，用逐渐变薄的碳化硅纸(粒度为180、400、800、1200、2400和4000)研磨，用酒精清洗，然后在高纯氩气(波长：1064纳米)保护下用Lumonics  JK702 Nd: YAG激光系统照射。固定的激光参数为功率密度3.82 10 * w/cm，扫描速度10mm/s，频率100Hz，脉冲持续时间1 ms，激光加工过程中的重叠率在25%到90%之间变化，如图1所示。本研究选取了标记为E、F、G和H的4个样本，重叠率分别为25%、50%、75%和90%。激光器在近TEM00模式下工作，光束散焦至1毫米的直径(两个后续轨道之间的距离约为500微米)。

　　激光表面熔化过程示意图

　　图1。激光表面熔化过程示意图

　　激光熔化前后AZ91D镁合金表面微观组织演变的俯视扫描电镜照片

　　图2。激光熔化前后AZ91D镁合金表面微观组织演变的俯视扫描电镜照片

　　透射电镜显示，AZ91D镁合金在激光熔化前后随着重叠率的增加而凝固：(a)合金保持原样；戊类；女性；(d) g  .来自这些粒子之一的SAD图案，显示-Mg17Al12结构图3。透射电镜显示，AZ91D镁合金在激光熔化前后随着重叠率的增加而凝固：(a)合金保持原样；戊类；女性；(d) g  .来自这些粒子之一的SAD图案，显示-Mg17Al12结构

　　通过检查AZ91D样品熔化后的横截面图像，研究人员发现，轨道之间的重叠越大，凝固过程中产生的小裂纹数量越少。在处理与液体接触使用的金属时，应考虑这一发现，例如那些将用于生物植入的金属。

　　此外，基于能谱测量的化学成分定量分析表明，随着重叠率的增加，平均铝浓度从11.5重量%增加到16.7重量%，而平均镁浓度从87.1重量%减少到82.2重量%。化学成分变化的原因是在激光加工过程中，随着重叠率的增加，合金元素的选择性蒸发增强。

　　在辐照AZ91D镁合金的截面图中，重叠率增加了(a) E  (b) F  (c) G和(d) H。

　　图4。AZ91D镁合金辐照后的截面图，重叠率增加(a) E  (b) F  (c) G和(d) H。

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　　图5。激光熔化AZ91D镁合金凝固组织截面的扫描电镜照片，重叠率增加：(a) E  (b) F  (c) G和(d) H.还显示了这些区域的高倍放大图像。

　　根据该团队的模型，更大的重叠提供了更多的热量，从而改善了熔融液体中金属的对流，并产生了更均匀的表面。该团队的电化学测试也证实了材料表面越均匀，越耐腐蚀。该团队的方法，尤其是理论模型，适用于评估其他合金和化合物的激光加工。由于表面结构不仅影响机械和化学性能，还影响电子、热和光学参数，这些发现将与各种应用中使用的金属相关。