基材预热对激光沉积TA15/GH4169复合结构组织与性能的影响

将基材预热至100℃和400℃,采用激光沉积制造技术制备了直接过渡TA15/GH4169复合结构,研究了预热温度对TA15/GH4169微观组织、残余应力及显微硬度的影响。结果表明:基材预热对复合结构成形质量的影响较大;基材未预热时,复合结构在界面处断裂;预热基材至400℃后,成形质量得到了改善,在界面处形成了厚度约为0.33 mm的过渡区;随预热温度升高,GH4169侧的残余应力明显降低;预热基材至100℃时,残余应力值较未预热时降低了21.59%,预热至400℃时,残余应力降低了33.19%;复合结构的显微硬度随预热温度升高呈轻微下降的趋势,在同一预热温度下,过渡区的显微硬度最高;预热基材至400℃时,过渡区硬度较TA15侧提高了91.2%。     

感应加热参数对激光沉积修复基板温度场的影响

利用ANSYS有限元中的"生死单元"技术,在基板修复区和近修复区施加不同预热温度,模拟分析激光沉积修复过程温度场的影响规律;利用感应加热装置对TA15基板进行不同距离、不同基板厚度以及不同感应加热器形状的加热实验,并采用红外热像仪实时测量采集基板上表面温度,分析了不同加热参数对基板温度场分布的影响规律,为激光沉积修复过程中预置基体表面温度场的实时调控提供依据。     

TC17 钛合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究

对TC17钛合金激光冲击强化前后的微观组织和力学性能作了对比研究,将TC17钛合金进行同一功率密度下不同次数的激光冲击,分别利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪、残余应力测试仪和显微硬度计对激光冲击前后TC17钛合金的微观组织、残余应力和显微硬度进行了观察和测试。试验结果表明:TC17钛合金在不同次数激光冲击后,表面形成了剧烈塑性变形和高密度位错,晶粒细化明显,3 次激光冲击后有纳米晶形成;残余应力和显微硬度都随着冲击次数的增加数值增大,且沿深度方向的变化规律基本相同;与未冲击试样相比,5 次冲击后试样表面显微硬度提高了20.7%,沿深度方向300 m范围内影响明显,表面残余应力达到-644.3MPa,残余压应力影响层深度增加至1.9mm。     

热处理对激光沉积修复GH4169合金残余应力和拉伸性能的影响

研究了感应加热局部热处理和真空炉整体热处理对激光沉积修复GH4169合金修复件残余应力和拉伸性能的影响。结果表明,激光沉积修复GH4169合金修复件经直接时效热处理后,组织特征变化不大,具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征,但枝晶间Laves相出现了部分溶解,残余应力明显消减,拉伸强度显著提高。相比沉积态修复件,局部热处理后残余应力平均降低了33%以上,拉伸强度达到了锻件水平的86%以上;真空热处理后残余应力平均降低了43%以上,拉伸强度达到了锻件水平。     

激光沉积修复某型飞机垂尾梁研究

针对某型飞机垂尾梁误加工损伤进行了激光沉积修复研究,根据其服役时受力特点设计了力学性能试样,对不同沉积修复试样及同批锻件基材进行室温静载拉伸对比实验,同时对修复试样显微组织、硬度进行分析及测试。结果表明:沉积修复区组织为细小/片层组织,无明显缺陷,修复区与修复基体形成致密的冶金结合;修复区至修复基体显微硬度分布呈逐步降低的趋势,修复区显微硬度相对修复基体提高约12%;无论修复试样标距中心是否预制孔,修复试样室温静载抗拉强度均高于锻件基材,但塑性比锻件基材略低;同时,在优化垂尾梁修复工艺参数的基础上,对沉积修复试样侧边塌边缺陷产生的原因进行分析并给出解决措施,以期消除塌边缺陷提高修复质量。     

深冷激光喷丸强化2024-T351铝合金的表面力学性能

为了研究深冷激光喷丸强化（Cryogenic Laser Peening,CLP）对2024-T351铝合金表面力学性能的影响,采用Nd:YAG纳秒脉冲激光分别在常温（25℃）和深冷温度（-100℃）条件下对2024-T351铝合金材料进行激光喷丸处理,随后对试样的显微硬度、残余应力和微观组织等表面性能进行了测试分析,最后基于微观组织演变探讨了CLP对2024-T351铝合金的强化机理。结果表明,由于超低温对位错滑移及湮灭的抑制作用,CLP处理试样的位错密度提高,在动态再结晶后材料表面晶粒尺寸减小,其表层显微硬度与残余压应力值较常温LP处理试样分别提高了约20.3%与21.6%,因而改善了2024-T351铝合金的表面力学性能。     

基体预热对激光沉积修复GH4169合金性能的影响

研究了基体预热对激光沉积修复GH4169合金试样的残余应力、组织和拉伸性能的影响。结果表明,基体预热至300℃的GH4169合金试样,残余应力x向分力σx的平均降幅为59.4 MPa,降低了11.7%。残余应力y向分力σy的平均降幅为189.7 MPa,降低了44.6%。沉积层枝晶间析出Laves相呈现颗粒状的碎化现象。抗拉强度和屈服强度与未预热的修复试样基本一致,断后伸长率为12.3%,提高了近一倍,达到锻件标准。试验表明基体预热可有效提高激光沉积修复GH4169合金的室温拉伸性能。     

激光冲击强化对K4030高温疲劳性能影响

对K4030镍基高温合金涡轮叶片进行了激光冲击强化,研究了激光冲击诱导残余应力场分布、激光冲击引起的表层硬化以及在350℃、500℃和550℃保温下的热稳定性。实验结果表明:激光1次冲击在表层诱导了-625 MPa的残余压应力,影响深度大于1 mm,冲击次数越大,残余应力幅值和影响深度愈大;功率密度和冲击次数显微硬度有较大影响,激光冲击强化后,其显微硬度有大幅度提升,并形成了一定厚度的变形层,增加冲击次数或者增大功率密度都可提高其幅值,在550℃/60 min保温下,残余应力大部分松弛,但是激光冲击强化引起的表层硬化即诱导的微观组织变化具有良好的热稳定性。激光冲击强化提高涡轮叶片高温高低周疲劳寿命达2.4倍。激光冲击强化诱导的残余压应力和晶粒细化是镍基合金疲劳强度提高的主要原因。     

激光喷丸对Ti-6Al-4V钛合金中高温性能影响研究

为了研究激光喷丸对中高温条件下Ti-6Al-4V钛合金残余应力、微观硬度及金相组织演变的影响,采用高功率、短脉冲Nd:YAG激光器对Ti-6Al-4V钛合金表面进行了激光冲击,并将冲击后的试样分别置于400℃,500℃,550℃和600℃的温度下进行了1h的保温处理。利用X射线衍射仪对强化区域的残余应力进行了检测,通过扫描电镜及透射电镜对微观组织进行表征,探究了强化效果与晶粒尺寸、位错运动间的联系。结果表明,激光喷丸处理在试样表层诱导产生较大幅值残余压应力,显微硬度提高;经550℃热处理1h后,残余应力影响层深约为100μm;经400℃、600℃热处理1h后,试样表层微观硬度分别下降了8.3HV和20.1HV;热处理后,晶粒尺寸总体呈现增大趋势。激光喷丸处理可以有效提高Ti-6Al-4V钛合金中高温力学性能。     

激光冲击对K403合金激光熔覆修复微观组织和性能的影响

针对激光熔覆修复K403镍基高温合金构件组织粗大和力学性能下降的问题,提出采用激光冲击强化技术对修复区进行表面强化。利用SEM观察不同区域微观组织,利用显微硬度、残余应力和高温拉伸强度测试研究其力学性能。结果表明,激光冲击强化细化试样表层晶粒;强化后,试样基体区和熔覆区表面硬度分别提高21%和8%,影响深度约0.8 mm;激光冲击在试样表层引入约610 MPa且均匀分布的残余压应力,影响深度层达1.2 mm,经保温处理后,应力释放约18%,但在表面仍残留较大的残余压应力;激光冲击提高了材料高温拉伸强度约15%,解决了激光熔覆修复K403镍基构件力学性能下降的问题。     

GH738合金激光沉积修复试验研究

通过正交试验研究了激光功率、扫描速度、送粉速度对GH738合金激光沉积修复单道熔高、熔宽、熔深等特征尺寸的影响规律,优化了工艺参数,获得无缺陷显微组织;分析了多道多层沉积试样熔合不良、裂纹等缺陷产生的原因及组织、硬度分布特点。结果表明:沉积区呈典型的外延生长柱状枝晶,枝晶间析出少量碳化物;相对于基体,热影响区碳化物明显减少,同时热影响区'相尺寸明显增大;沉积区硬度为350~470 HV0.3,热影响区硬度为450~480 HV0.3,均明显低于基体硬度480~510 HV0.3;且沿沉积高度方向硬度逐渐降低。     

激光粉末沉积中碳高强贝氏体钢组织与性能研究

为了实现高强贝氏体钢零部件增材修复的目的,采用激光粉末沉积+等温热处理的方法制备了一种中碳高强贝氏体钢,其合金成分(质量分数)为Fe-0.0029C-0.0150Si-0.0150Mn-0.0096Cr-0.0120Ni-0.0100Al-0.0050Mo。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对贝氏体钢的微观组织进行表征,采用拉伸试验机以及显微维氏硬度仪对材料的力学性能进行表征,试样沉积后在280℃盐浴等温处理5h具备最佳综合性能,平均显微硬度达到494.5HV,抗拉强度达到1248MPa、屈服强度达到1037MPa,延伸率达到14.5%。结果表明,不同工艺参量试样微观组织均由贝氏体板条以及残余奥氏体组成,且组织均匀,无碳化物、偏析以及气孔夹杂等缺陷,但等温时间过低以及等温温度过高都会导致组织性能劣化。该研究为高强零部件的增材修复提供了参考。     

激光沉积修复BT20合金试验研究

采用激光沉积技术对BT20钛合金锻件加工超差及服役损伤进行修复,对修复过程中气孔和熔合不良等缺陷的形成进行了原因分析,并采用了优化工艺参数,对激光熔池施加超声外场等手段,获得无缺陷的修复试样。考察了试样的微观组织和主要合金元素的分布,测量了激光沉积层的显微硬度。结果表明:优化工艺参数后得到的修复组织和基体形成致密的冶金结合,而施加超声外场使修复区的气孔率明显下降;修复试样整体无合金元素的偏析,显微硬度分布从基材到修复区呈递增趋势。     

激光熔覆添加碳化钨的镍基合金应力状况研究

在20Cr2NiSiW基体上熔覆添加碳化钨的镍基合金．对熔覆层的应力状态进行了分析。未预热的熔覆层存在热应力的残余应力峰值700MPa．和相变应力的残余应力峰值850MPa。熔覆件整体的熔前预热和熔后保温。可以改善熔覆层的应力分布。消除部分热应力和相变应力，残余应力也有所降低。虽然仍呈现熔覆层受拉应力，热影响区受压应力的状态．但热应力的峰值降到510MPa．热应力峰也从表面移到了熔覆层的中部。界面的相变拉应力峰被消除．得到了应力分布状态较好的激光熔覆层。在未预热的熔覆层内，先共晶的奥氏体枝晶的生长，从界面开始逆温度梯度方向定向生长．直到熔覆层的表面。而在预热的熔覆层内．先共晶的奥氏体的生长方向变为从熔池的四周垂直于熔池的边界生长．到熔覆层的中部结束。     

激光表面合金化制备TiC颗粒增强复合材料微观结构及磨擦学性能研究

To strengthen the wear resistance of AISI321 stainless steel, the TiC carbide-reinforced composite coating was produced by laser surface alloying. The microstructure, microhardness, and wear resistance of the composite coatings were investigated using optical microscopy, X-ray diffraction (XRD) meter, scanning electron microscopy (SEM), microhardness tester, and sliding wear tester. The results show that the composite coating is metallurgically bonded to the substrate and the microstructure is fine and uniform. The hardness of the composite coating is up to 400 HV, which is 2.5 times that of the substrate. Under room temperature and oil lubrication condition, the sliding wear tests indicate the friction coefficient and weight loss of the composite coating are smaller than those of substrate. The worn surface of the composite coatings is much smoother than that of the substrate, without grooves and crater. The wear resistance of the material has been greatly improved by laser surface alloying.     

加速器法沉积无氢类金刚石薄膜的性能与结构

本文对用加速器法（ＣＡＤ）在９Ｃｒ１８不锈轴承钢上制备的无氢类金刚石（ＨＦＤＬＣ）样品进行了显微硬度测试、磨擦磨损试验、激光扫描显微镜（ＬＳＭ）观察和透射电镜（ＴＥＭ）分析。试验结果表明用该工艺方法制 的ＨＦＤＬＣ膜具有非晶态显微结构，硬度极高，磨擦贪婪在损性能优异。     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层薄膜及其工艺研究

本文采用脉冲激光沉积（PLD）法,在单晶硅试样表面上沉积制备了TiN/AlN多层硬质薄膜;研究了激光能量、靶衬距离和基体温度等工艺参数对薄膜性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和显微硬度仪方法研究了薄膜的性能。结果表明：薄膜由TiN和立方AlN细晶和无定型的非晶TiN、AlN组成,薄膜的调制周期尺寸均在λ=（50-200）nm范围内,多层结构界面清晰;当多层薄膜调制周期在100nm以下时,薄膜的显微硬度明显高于TiN和AlN的混合硬度值。