K418合金叶片激光再制造Inconel718覆层匹配与强化

为了解决K418合金叶片再制造熔覆层易开裂、结合界面处力学性能较差等难题，采用具有输入可调控、热输入可控制以及降低熔池及热影响区温度等优势的脉冲激光，得出在工艺参量为激光功率2.5kW、送粉速率37.5g/min、扫描速率8mm/s，载气气流3L/min下，K418基体与Inconel718熔覆层之间能够形成良好的冶金结合。结果表明，熔覆层显微组织依次由界面处平面晶、底部胞状晶、中部树枝晶及顶部等轴晶组成；经过对比优化下的工艺参量，获得了成形质量良好且无明显裂纹、气孔等缺陷的Inconel718熔覆层；通过基体与覆层的硬度测试，覆层整体硬度值在300HV左右且分布较为均匀，基体平均硬度在400HV以上、结合界面处硬度值为460.46HV，相对于基体提升了12%；物相形分析表明，Inconel718熔覆层与基体K418性能匹配较好，激光再制造凝固成形时经历了L→γ→(γ+MC)→(γ+laves)的凝固过程，脉冲激光的热输入对基体K418合金热影响区完成了γ′相的固溶再析出过程，界面处沿晶界析出少量的二次析出相laves相和MC相对熔覆层及界面处晶界起到钉扎晶界、阻碍滑移的强化作用。试验相关工艺及参量为K418叶片激光再制造提供了借鉴和分析。     

激光快速成形Inconel 718超合金拉伸力学性能研究

研究了激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能,以及热处理对激光快速成形凝固组织与3个相互垂直方向拉伸力学性能的影响。结果表明,激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能均明显低于其锻件拉伸力学性能,且表现出明显的各向异性。经过热处理的Inconel 718超合金试样,其沿沉积高度方向定向外延生长的柱状枝晶组织转变为晶粒粗大且不均匀的等轴状再结晶组织,随Laves相固溶消失及强化相γ″和γ′大量析出,3个相互垂直方向上的拉伸力学性能均大幅度提高,其中,与基板平行的两个相互垂直方向上的拉伸力学性能均达到Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准,但沿成形件高度方向,出现拉伸力学性低于Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准的试样。     

激光粉末床熔融TiC颗粒增强Inconel 718复合材料的成形质量及力学性能研究

采用激光粉末床熔融（LPBF）技术成功制备了TiC颗粒增强Inconel 718复合材料,并研究了TiC含量对Inconel 718复合材料成形质量、微观组织和力学性能的影响。研究结果表明：与Inconel 718高温合金相比,0.5%TiC/Inconel 718和1%TiC/Inconel 718复合材料块体不同表面的粗糙度增加量均控制在5%以内,0.5%TiC/Inconel 718复合材料的内部孔隙数量增加了37.5%,1%TiC/Inconel 718复合材料的内部孔隙数量增加了7.25倍;添加TiC颗粒后,复合材料的致密度降低,1%TiC/Inconel 718复合材料的致密度由Inconel 718的99.70%降低到99.32%;Inconel 718合金及其复合材料的组织均呈外延生长特征,其中复合材料中的TiC颗粒均匀分布于Inconel718合金基体中;随着TiC含量的增加,复合材料的显微硬度逐渐增大,1%TiC/Inconel 718复合材料的平均显微硬度从Inconel 718高温合金的273 HV逐渐增大到302 HV。与Inconel 718合金相比,1%T...     

基于人工神经网络的激光立体成形件成形表面质量预测

通过建立单道折线扫描数学模型,推导出了折线扫描拐角处重叠区域数学描述,从理论上对激光立体成形(LSF)表面质量的影响因素进行了分析,并得出影响折线扫描路径试样表面质量的主要因素是折线角度和扫描速度的结论。建立了适用于激光立体成形件表面质量预测的人工神经网络(ANN)模型,以激光立体成形过程中扫描速度和折线的角度为模型输入,输出成形件表面质量评估参数。经过实验数据训练后的神经网络模型可以实现对不同扫描速度及不同扫描角度成形件表面质量的预测,网络预测值和试验测得值之间的均方差(MSE)小于0.01。     

激光再制造工艺参数的研究

基于大量工艺实验,从激光再制造技术众多工艺参数中提取六个对保障激光熔覆效果和熔覆层质量起关键作用的工艺参数,分别进行了理论和试验研究,给出了每个工艺参数的选取原则,为激光再制造技术的推广应用提供了理论和实验依据。     

激光再制造技术熔覆工艺设计

介绍了激光再制造技术中的光束模式、表面预处理、熔覆过程、后处理等熔覆工艺种类及选择依据,对送粉方式、预热处理等熔覆工艺方式进行理论和实验研究,为激光再制造技术的熔覆工艺设计提供了依据。     

激光熔覆绿色再制造快速工艺规划技术研究

通过激光熔覆工艺实现金属零部件的再制造,是目前行业内的一个研究热点,但快速工艺规划是其中的一个难点。首先阐述了再制造激光熔覆工艺规划的内容和总体方案,在此基础上探讨了路径规划和工艺参数规划的方法,并最终通过一个试验试件,验证了上述方法。试验结果表明,通过激光熔覆横截面几何特性模型可以实现对激光熔覆工艺的快速规划。     

天然鳞片石墨选择性激光烧结成形工艺研究

研究不同的酚醛树脂加入量、不同粒径的石墨粉末以及包覆预处理次数对石墨成形件的抗弯强度和成形精度影响,分析其变化规律,揭示石墨增材制造成形机理.研究发现:石墨成形件的抗弯强度、成形误差随着酚醛树脂粉末加入量的增加而增大;与-325目、-200目和-150目相比,用-100目天然鳞片石墨粉末与酚醛树脂粉末按6∶4的质量比制...     

激光熔化沉积TiC/CaF2/Inconel 718复合材料的组织及高温摩擦磨损性能

采用激光熔化沉积技术制备了TiC/CaF2/Inconel 718高温合金基高温耐磨自润滑复合材料,对其显微组织、显微硬度及高温干滑动摩擦磨损性能进行了研究,探讨了其高温磨损机理。结果表明:复合材料的显微组织由TiC、CaF2、Cr7C3、γ″-Ni3Nb和γ-(Ni,Fe)构成,原位自生TiC初生相和细小CaF2/TiC共晶弥散分布在被Cr7C3和γ″-Ni3Nb等超细高温相强化的γ-(Ni,Fe)固溶体基体上;复合材料的平均显微硬度为820 HV;与激光熔化沉积Inconel 718对比样相比,复合材料具有良好的高温耐磨性及低且稳定的摩擦因数,复合材料优异的高温摩擦磨损性能源自于其合理的显微组织结构。     

热处理对激光选区熔化IN718合金室温低周疲劳性能的影响

Inconel 718高温合金被广泛用于制造航天发动机等的热端零部件,提高其疲劳性能对于零部件的长期稳定服役意义重大。研究了不同热处理制度对激光选区熔化成形Inconel 718合金微观组织、相分布及疲劳性能的影响。采用电镜和电子背散射衍射仪分析了热处理试样的断口形貌、断口纵剖面应力分布及微观特征,详细阐述了热处理合金的低周疲劳断裂机理。结果表明：相较于成形态,热处理合金内部析出了δ相和γ″、γ′强化相,内部应力得以释放,疲劳性能显著提升。经过均匀化+固溶+双时效热处理后,Inconel 718合金的疲劳循环周次能够达到31990次。基于Orowan强化机制,晶粒内弥散分布的γ″、γ′强化相以及晶界上析出的δ相会阻碍位错滑移,从而延缓基体中微裂纹的扩展,增加疲劳过程中的循环周次。本次试验采用的热处理制度为激光选区熔化成形Inconel 718零部件提供了参考。     

激光立体成形工艺在高性能金属材料加工中的应用研究

研究基于经验工艺参数得到的激光立体成形TC21钛合金沉积态试样中原始β晶粒形貌及其织构特征,分析了激光立体成形工艺在高性能金属材料加工中的应用.结果表明:激光立体成形TC21钛合金宏观组织属于典型外延生长柱状β晶粒,纤维织构特征比较明显;在沿沉积高度方向上,α相尺寸、形貌、体积分数等有显著不均匀性存在,表明TC21钛合...     

激光立体成形工艺对TC11钛合金组织和力学性能的影响

采用金相观察、X射线衍射及布氏硬度、室温冲击等分析测试方法,研究了激光立体成形工艺对飞行器结构材料TC11钛合金组织和力学性能的影响。结果发现,采用不同激光功率制备试样微观组织均为网篮组织,小功率试样微观组织编织更细密,α板条宽度更小。小功率试样比大功率试样高约15 HB,二者均高于锻件标准(GJB2744A-2007)硬度范围。小功率试样冲击韧性基本达到锻件标准,而大功率试样冲击韧性低于该锻件标准,在冲击载荷下前者的失效方式为穿晶韧性断裂,而后者的失效方式则由穿晶韧性断裂逐渐向α板条解理断裂过渡。     

TC4叶片裂纹及体积损伤激光修复工艺方法

针对TC4合金叶片经常性表层裂纹萌生、体积损伤以及修复材料成本高的工程实际,优选FeCrNiB系以及TiAlVFe系合金材料,基于脉冲激光成形工艺优势,实现了TC4合金叶片表层裂纹及体积损伤修复,从成形工艺、金相组织、显微硬度以及三维尺寸等方面验证了工艺匹配性。结果表明:FeCrNiB合金熔覆层主要由细小致密的等轴晶、交错分布的树枝晶以及均匀分布的胞状晶组成,而TC4合金主要由针状马氏体和网篮组织交错伴生组成,都具有较好的组织形态。FeCrNiB合金熔覆层显微硬度为380~750 HV0.1,较基体提升约1倍;TC4合金熔覆层显微硬度为295~350 HV0.1,与基体基本保持一致。叶片成形后整体形状尺寸精度控制在0.8 mm以下。通过激光工艺优化和性能匹配分析可知,FeCrNiB合金适合局部微裂纹修复,而TC4合金适合体积损伤成形。     

激光熔覆与淬火再制造QT700球墨铸铁齿轮熔覆层的组织与性能

针对QT700球墨铸铁齿轮激光再制造表面硬度下降、界面白口组织聚集、熔覆层易开裂和易出现气孔缺陷等再制造难点,本文提出了激光熔覆制备与激光淬火相结合的复合新工艺.通过优选材料成分接近、硬度等力学性能优良的FeCrNiCu合金,实现了QT700球墨铸铁齿轮表面熔覆层的制备.通过熔覆层组织演化分析、表面硬度对比、摩擦磨损性...     

FV520(B)钢叶片模拟件激光再制造成形试验分析

针对鼓风机用FV520(B)钢叶片根部气蚀裂纹的激光再制造,采用正交化试验方法优化再制造工艺参数;通过分析FV520(B)钢叶片模拟件根部破损情况,制定激光扫描修复方案,观察和分析修复部位金相显微组织及物相组成,并对熔覆层硬度进行测试。试验结果表明:激光功率1.1 kW、扫描速度250 mm/min、送粉速率8.10 g/min及载气流量150 L/h为该再制造系统下该材料优化工艺参数;采用多种扫描路径相综合的修复方式,减少层间热累积效应,使修复件尺寸精度保持在0.8 mm之内;熔覆层和基体为良好的冶金结合,熔覆层表面显微硬度最高,平均值达到675 HV0.2,结合界面处硬度值达到610 HV0.2,具有较好的组织结构和硬度性能。     

钨基合金激光立体成形的组织及性能研究

为了制备高性能、大尺寸钨合金零件,利用激光立体成形技术进行了前期探究实验,在大气环境下制备多种配比的W-Ni-Fe高比重合金力学拉伸试验件,通过测试抗拉强度、硬度,结合组织结构和成分配比的探究分析,发现其成形性及力学性能与传统的粉末冶金烧结工艺之间还存在着一定的差距。抗拉强度在W原子数分数为0.6时达到最大值717.5MPa,之后随着W原子数分数的增大反而明显减小,当W原子数分数在0.8以上时,强度已低于400MPa。样品存在孔洞和氧化现象,大量W未溶化,Ni和Fe元素越多,微观组织均匀性越好、成分偏析越小。结果表明,利用激光立体成形技术可对钨基合金堆积成形,但是实验工艺参量和实验环境仍需进一步改进。此研究可获得免受大气气氛影响和工艺参量限制的试样,为获得性能更好的高比重钨合金激光立体成形件提供了帮助。     

718塑料模具钢激光合金化与氮化组织性能的比较

在718钢表面进行了超细碳化钨(WC)激光合金化的实验,利用金相显微镜、维氏硬度计等设备检测了合金化层的组织和性能.通过与氮化试样的比较,表明激光合金化可以得到晶粒细化,深度大,硬度高,与基体结合牢固的表面强化层.塑料注射成型模具大量使用718钢作为型芯、型腔等零部件的成型材料.上述成型零部件在磨损、侵蚀和注塑压力的共...