基于FGH95镍基高温合金粉末的激光修复基础工艺研究

摘要

激光熔覆修复技术是基于激光快速成形技术发展起来的一项先进的激光再制造技术。这项技术是将激光快速成形的原理引入零件的修复之中,可根据受损部位的形状直接进行快速修复,最终实现受损零件外形尺寸重现和高性能修复。FGH95镍基高温合金粉末晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、屈服强度高、疲劳性能好,是制造航空发动机涡轮盘的最佳材料。
　　 本文以FGH95为研究对象,进行受损零件激光熔覆修复的基础试验研究,重点研究了修复部位与基体的界面结合规律,分析了工艺参数对修复样件显微硬度的影响及修复过程中缺陷产生和防止,所完成的主要有:
　　 (1)分析了激光熔覆修复的成形机制,分别从传热、对流、传质三方面对激光熔覆修复的熔凝过程进行分析。
　　 (2)进行了FGH95的激光熔覆修复工艺试验研究,分析了不同工艺参数对修复实体表面形貌的影响。研究发现,当激光电流I=300A、离焦量f=+8mm、扫描速度V=180mm/min和扫描间距L=1.0mm时,能够获得表面形貌理想的熔覆实体。
　　 (3)研究了修复样件熔合区的微观组织结构,并重点分析了不同工艺参数下熔合区界面的熔合规律。研究发现,样件组织致密,微观组织从下到上分别为细小胞状晶、粗大树枝晶、细小枝晶和胞状晶。
　　 (4)研究了激光熔覆修复样件的显微硬度分布规律及不同工艺参数对样件显微硬度的影响。随着距样件表面的距离增加,显微硬度逐渐下降。
　　 (5)分析了修复过程中熔合区界面缺陷的产生因为及防止措施。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

第一章 绪论

1．1快速成形技术概述

1．1．1快速成形技术的基本原理

1．1．2快速成形技术的发展及特点

1．2激光熔覆成形(LCF)技术

1．3激光熔覆修复技术

1．3．1激光熔覆修复技术的原理及特点

1．3．2激光熔覆修复技术的发展现状

1．3.3激光熔覆修复技术的发展方向

1．4本课题研究的主要内容

1．4．1本课题研究的意义

1．4．2本课题研究的主要内容

第二章 激光熔覆修复技术的基础理论研究

2．1激光熔覆修复技术的基础理论

2．1．1材料在激光作用下的传热

2．1．2材料在激光作用下的对流

2．1．3材料在激光作用下的传质

2．2激光熔覆修复金属粉末成形机理

2．2．1激光过程中激光与金属粉末的相互作用

2．2．2激光对粉末材料的加热

2．2．3激光与粉末材料相互作用在基体表面形成熔池

2．3激光熔覆修复组织熔凝理论

2.3．1激光熔覆修复金属粉末的熔化与凝固

2．3．2快速熔凝的凝固理论

2．4本章小结

第三章 激光熔覆修复工艺试验

3．1试验系统

3．1．1固体激光器

3．1．2数控系统

3．1.3试验分析设备

3．2试验材料

3．3试验工艺

3．3．1试验方案

3．3．2试验工艺参数研究

3．4本章小结

第四章 激光熔覆修复件熔合区微观组织及其缺陷的研究

4．1修复实体微观组织分析

4．2工艺参数对熔合区微观组织的影响

4．2．1激光电流对熔合区微观组织的影响

4．2．2扫描速度对熔合区微观组织的影响

4．2．3离焦量对熔合区微观组织的影响

4．3激光熔覆修复过程中缺陷的产生及防止

4．3．1翘曲变形

4．3．2球化现象

4．3．3孔隙现象

4．4本章小结

第五章 激光熔覆修复样件显微硬度的研究

5．1显微硬度试验

5．2激光熔覆修复层显微硬度分布

5．3工艺参数对修复件显微硬度的影响

5．3．1激光电流对修复件显微硬度的影响

5．3．2离焦量对修复件显微硬度的影响

5．3．3扫描速度对修复件显微硬度的影响

5．3．4扫描间距对修复件显微硬度的影响

5．4小结

第六章 总结展望

6．1开展的主要工作与结论

6．2进一步的工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文