激光成形修复Ti60合金组织与性能研究

利用金相分析、维氏硬度、X射线衍射、室温和高温(600℃)静载拉伸等方法,对整体叶盘候选材料Ti60合金进行激光成形修复组织与性能的研究.研究发现:激光成形修复后,修复区与锻件基体形成致密的冶金结合,热影响区的组织从锻件的双态组织逐步过渡到激光修复区的魏氏组织.激光成形沉积态修复区的硬度高于锻件基体,热影响区的硬度处于两者之间,经过退火(650℃,2h/空冷),激光修复区硬度减小;激光修复结合面测试试样室温和600℃高温拉伸测试都断裂在锻件基体;不同修复体积(10%,20%、50%和80%)的试样室温和高温(600℃)强度高于锻造态,室温塑性比锻造态低,而高温塑性与锻造态相当.     

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。     

激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究

为了研究激光沉积技术修复ZL114A铝合金构件的工艺及性能，采用多参数组合激光沉积工艺实验制备了单道单层试样，在分析了其表面形貌、气孔等缺陷产生的原因的基础上，得到了一组相对优化的工艺参数，制备了无缺陷的块状修复试样，并对试样进行了组织分析及硬度检测。结果表明:铝合金修复试样修复区与基材形成良好的冶金结合，沉积层底部为以熔池边缘为起点外延生长的柱状树枝晶，且一次枝晶间距18。38 m，二次枝晶间距9。55 m，在沉积层顶层顶部出现-Al柱状枝晶转变为等轴枝晶现象。层带区域Si相脱溶析出并趋于粒状化。由于晶粒细化和固溶强化作用，沉积区显微硬度较基材提高25。8%。     

激光沉积修复GH738高温合金的组织与拉伸性能

对GH738镍基高温合金贯通槽式损伤试样进行激光沉积修复,分析了修复试样的显微组织及室温拉伸性能。结果表明:激光沉积修复区组织为典型的外延生长柱状枝晶,枝晶垂直于基体,并趋向激光沉积高度方向贯穿多个沉积层连续生长,修复区中心的枝晶取向出现了较大偏转;修复区内未发现γ′相,且碳化物含量较少,枝晶干上主要为富含Cr、Co的颗粒状M_(23)C_6型碳化物,枝晶间存在少量尺寸相对较大的立方体MC型碳化物,其Ti、Mo含量较高。相比于基体,热影响区中γ′相的尺寸明显增大,部分尺寸超过了200nm,平均间距明显增大;热影响区内的碳化物含量减少,且部分碳化物发生分解。激光沉积修复试样的室温抗拉强度为锻件的78.2%,断后伸长率为锻件的69.2%。     

激光增材修复TC4钛合金不同方向组织及性能研究

对TC4钛合金激光增材修复试样进行不同方向的组织、显微硬度及室温拉伸性能分析。结果表明：激光增材修复区为典型的网篮组织，增材高度方向增材区为细密的网篮组织，倾斜方向增材区的网篮组织内包含部分等轴α相，扫描方向试样由于热量累积少，散热快，且靠近结合区，由大量细长α板条以及部分针状α′组成。增材区显微硬度以扫描方向试样为最大，约为345 HV,比增材高度方向和倾斜方向试样高出4.1%;扫描方向试样结合区的显微硬度最高，达到362 HV。不同方向试样室温拉伸性能存在各向异性，扫描方向试样抗拉强度高，塑性略低，增材高度方向和倾斜方向试样抗拉强度低，塑性略高。断口均表现出韧性断裂。     

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。     

激光成形修复30CrMnSiNi2A超高强度钢组织与力学性能研究

研究了激光成形修复30CrMnSiNi2A超高强度钢的微观组织及力学性能。结果表明: 激光修复区(LRZ)与锻件基材实现良好冶金结合。修复区主要为板条马氏体和回火马氏体, 热影响区(HAZ)受激光淬火形成细小马氏体板条。硬度从修复区向基体区(SZ)整体呈下降趋势, 在热影响区内出现硬度峰值(58 HRC)。激光修复试样冲击韧性为33～34 J/cm2, 低于同批锻件基材, 失效方式为准解理断裂。激光修复区耐磨性与基体区相当, 磨损方式主要为磨粒磨损。     

感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响

利用6 kW光纤激光器的激光沉积修复系统和电磁感应加热设备,采用TA15钛合金粉末在基板未预热和预热到200℃、400℃时分别进行激光沉积修复实验。利用光学显微镜、显微硬度计、压痕法应力测试仪对激光沉积修复试样的显微组织、显微硬度、残余应力进行测试分析,得到不同预热温度对激光沉积修复显微组织、显微硬度、残余应力的影响规律。结果表明:随着感应预热温度的升高,片层组织变得粗大,初生相生长更加充分;组织分布均匀化,显微硬度轻微降低;残余应力明显减小。为感应加热辅助激光沉积修复提供指导依据。     

工艺参数对激光沉积修复钛合金组织和显微硬度的影响

在BT20钛合金基板上进行了不同激光功率、扫描速度等工艺参数的激光沉积修复试验,研究了各工艺参数对BT20钛合金组织及显微硬度的影响规律,并分析了其成因,为优化工艺参数提高激光沉积修复质量提供依据。结果表明：随着激光功率P的增大,柱状晶的长度变短并趋向于等轴晶的转变; 在相同的激光功率下,随着激光扫描速度v的增大,柱状晶的尺寸变得细长; 基体、热影响区、修复区的显微硬度在修复方向逐渐增大。     

激光增材修复15-5PH不锈钢的组织及力学性能

为保证15-5PH零件激光增材修复后的综合力学性能可以满足使用要求,在优化的工艺参数下进行块体试样的激光熔覆成形试验,分析熔覆层及热影响区的组织及力学性能。结果表明：熔覆层组织形态为垂直于熔道搭接面生长的柱状枝晶,除马氏体外,存在少量残余奥氏体及δ铁素体,熔覆层平均硬度约为355 HV,具有较高的强度与塑性,但屈服强度较低;相变区组织晶粒明显细化,显微硬度自熔合面开始逐渐升高,在熔合界面下方约0.5 mm处达到峰值硬度(约420 HV),相变区下方为高温回火区,硬度降低至360 HV左右并随深度增加逐渐恢复至基材水平,回火区域宽度较窄,对基体力学性能影响较小,热影响区试样在保持拉伸强度的同时塑性略有提升。厚度方向上熔覆层占比50%时,在不经热处理的情况下,激光增材修复试样的拉伸性能可以达到热处理后基材90%以上的水平。     

激光沉积修复GH4169合金试验研究

采用激光沉积修复技术对GH4169镍基高温合金贯通槽式损伤工件进行修复,分析了修复过程中气孔及熔合不良等缺陷的产生原因,通过优化工艺参数,获得了无缺陷的修复件;考察了修复件的微观组织及力学性能,并对修复件进行了局部热处理。结果表明:优化工艺参数后得到的修复区和基体形成了致密的冶金结合,采用局部热处理可明显提升修复件的抗拉强度。     

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。     

TC11钛合金零件的激光熔化沉积修复研究

结合飞机起动机钛合金叶轮的修复需要,研究了Ti-6Al-3.5Mo-1.8Zr-0.23Si(TC11)钛合金激光熔化沉积修复工艺及界面的组织与力学性能。结果表明,激光熔化沉积TC11钛合金及界面重熔区具有典型的魏氏组织特征,基体热影响区组织逐渐由魏氏组织向双态组织过渡;激光熔化沉积TC11钛合金的抗拉强度高于界面过渡区及基体,而塑性稍低于基体。通过采用逐点熔化沉积的方法对叶轮受损叶片进行了修复,经加工检验后通过了超转试验考核,实现了装机应用。     

激光修复热影响区深度对TC17-TC11双合金拉伸性能的影响

以TC17合金锻件为基材,采用激光修复工艺方法,在其上沉积TC11合金粉末,制备TC17-TC11双合金修复试样,在双合金界面处靠近TC17锻件基体一侧观察到一定深度的热影响区。通过调整激光修复工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉率),构造不同深度的热影响区,探讨热影响区深度对激光修复试样高温拉伸性能的影响。研究结果表明,高温拉伸时,修复试样表现为滑移分离型断裂,由于α/β两相的应变不协调,拉伸时裂纹萌生于TC11合金α/β相界面,其中热影响区深度为5 mm修复试样的强度和塑性匹配度好。随着热影响区深度的增加,修复试样的强度值呈现先升后降的趋势,热影响区深度为2 mm修复试样的抗拉强度最大,但其塑性较差。     

往复热循环及退火对激光成形修复TC17-TC11双合金组织的影响

采用激光成形修复技术, 以 TC17锻件坯料为基体材料, 以 TC11粉末为熔覆材料, 制备了 TC17-TC11双合金试样, 将其基材过热区宽度设计为 5 mm以研究修复过程中往复热循环和修复后退火热处理对试样组织的影响。结果表明, TC17基体因往复热循环作用, 从底部到双合金界面处, 温度逐渐升高到琢/茁相变点直至过热, 随着初生琢相的溶解和次生琢相的析出, 对应组织由双态组织向魏氏组织过渡, 并且硬度逐渐上升。修复试样经 500益, 1 h/FC退火热处理后, 次生琢相更加细密均匀, 试样过热区硬度较之沉积态提高了 45%。     

镍基高温合金激光熔覆涂层组织及性能研究

为了研究高温合金激光熔覆涂层组织演变及力学性能,采用激光熔覆技术在2Cr25Ni20耐热奥氏体不锈钢表面制备镍基NiCrFeMo高温合金涂层.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能量色散光谱仪、显微硬度计等微观分析测试手段对该镍基高温合金涂层的微观组织形貌、物相种类、界面元素分布与偏析、各区域的硬度进行分析.结果表明,基...