能量约束的单晶高温合金激光外延修复试验研究

针对单晶高温合金激光外延修复层中常常出现"杂晶"的问题,提出能量约束的单晶高温合金激光外延修复工艺,并研究了激光功率和单晶母材宽度对修复层形貌与组织结构的影响。结果表明,能量约束的单晶高温合金激光外延修复层内几乎保持完全的定向外延生长枝晶,"杂晶"出现的概率大大降低。在优化参数下,修复层内获得连续的定向外延枝晶,单层厚度达到1220μm。随着激光功率升高,修复层厚度有所增加;在光斑直径和激光功率相同的条件下,随着单晶母材宽度的增加,修复层厚度先增加后减小,并呈现"扁平化"特征。当母材宽度为3mm时,修复层内呈现明显的流线特征,结合高速摄像照片,观察发现激光熔覆时熔池内金属从中心底部向表面流动,随后向四周扩散,最终沿着熔池底部回流至中心底部,如此反复。     

单晶镍基高温合金微铣削温度场仿真与试验研究

单晶镍基高温合金材料微构件在高温环境中应用广泛,但它在微铣削过程中的温度分布测试较为困难.采用有限元法对单晶材料微铣削过程的温度分布及传递进行仿真,定义温度分布区.根据热电偶工作原理,标定温度-电势曲线,搭建微铣削温度测试平台,完成单晶镍基高温合金DD98微铣削温度测试.结果表明:单晶材料微铣削温度区分为第Ⅰ剪切热源温...     

激光重熔对TC4钛合金表面Al2O3-ZrO2激光熔覆层形貌组织、元素分布和裂纹敏感性的影响

目的 减少裂纹数目,改善TC4合金基体表面激光熔覆涂层的表面形貌和裂纹敏感性。方法 采用激光重熔工艺对激光熔覆后的熔覆层进行后处理。通过有限元与试验相结合的方法,研究激光重熔处理对Al2O3-ZrO2熔覆层表面形貌、组织演变及裂纹敏感性的影响规律,并探讨其影响机理。激光熔覆完毕后,再次进行激光扫描,得到重熔涂层,并采用扫描电镜和维氏硬度计对激光熔覆与激光重熔涂层的熔覆形貌、微观组织、裂纹情况、元素分布及断裂韧性进行观察与测试。结果 有限元仿真结果表明,熔覆涂层从热影响区到熔覆层顶部的温度由660.23 ℃升至3 122.3 ℃,激光重熔涂层温度则是由927.61 ℃升至2 772.9 ℃。此外,重熔涂层在Z方向上的残余应力明显下降,且残余应力曲线平缓,应力梯度较小。激光重熔工艺可以明显缓解熔覆涂层结合区的温度梯度和残余应力。通过对涂层进行观察检测发现,激光重熔涂层表面起伏状况得到缓解,表面裂纹数目减少。重熔涂层平面晶数量较少,组织致密,使得裂纹发生穿晶扩展,裂纹扩展能量不断消耗,有效阻碍了裂纹延拓。激光重熔工艺可以均化元素分布,使重熔涂层的断裂韧性提升至9 MPa.m^1/2以上,有效提高了涂层的断裂韧性,改善裂纹的敏感性。结论 通过激光重熔,熔覆层表面起伏变小,裂纹数目明显减少,断裂韧性和结合强度得到明显提高。     

激光熔覆中不同激光热源对熔池表面形状的影响

对比了在激光熔覆过程中,实心高斯激光和空心环状激光这两种不同激光热源的能量分布情况,利用ANSYS软件对这两种激光热源的熔覆温度场进行了有限元分析,根据模拟结果分析了这两种激光热源对熔池表面形状的影响,从而得出结论:空心环状激光比实心激光的能量分布更为合理,可以得到较为平坦的熔池表面形状,从而减小熔池表面对激光的漫反射区域,避免旁轴同步送粉装置喷口处粉末被反射激光熔化而堵塞喷口的情况发生。