鈦合金葉片激光熔覆熔覆層性能分析
2024-11-13 來自: 西安必盛激光科技有限公司
葉片是發(fā)動機的重要部件之一,在航空發(fā)動機制造中占比非常高。葉片面型復雜,外形尺寸大小跨度大,工作環(huán)境承載大、且很多環(huán)境為高溫、高壓和高速旋轉(zhuǎn)的工況。鈦合金葉片,尤其以其高強度、高耐腐蝕性、生物相容性好和低密度的特性著稱,在航空、航天、汽車領(lǐng)域應用越來越廣泛。
由于葉片面型復雜、加工難度高、造價高,所以對受損葉片的修復和再制造更加有意義,是一種經(jīng)濟、效率高且環(huán)保的選擇。激光熔覆技術(shù)作為一種新的表面改性技術(shù),相對于傳統(tǒng)表面處理技術(shù)而言,熔覆層與葉片基體為冶金結(jié)合,結(jié)合強度高,加工時熱輸入小,基體變形量小,熔覆層組織細致均勻,晶粒細小。并且,無論是國內(nèi)還是國外的大量研究表明,激光熔覆技術(shù)應用于航空發(fā)動機葉片的修復有著非常廣闊的市場應用前景。
試驗基材為TC4鈦合金;粉末為TI含量在85%左右的TC4鈦合金粉末,粉末粒徑在50-165um之間。使用型號為BS-OFE-3000的激光系統(tǒng),激光功率在1200w,掃描速度15mm/s,光斑寬度為2*6mm寬光斑進行熔覆。保護氣體為氬氣,保護氣體流量為50nl/min,在300*300*500mm的基材上制備100*50*1mm的熔覆層,針對熔覆層進行切樣和分析,得到以下結(jié)論:
1、激光熔覆層宏觀形貌
制備45%搭接的多道熔覆層,熔覆層表面連續(xù)均勻,無肉眼可見的裂紋、氣孔等缺陷,切開后端面組織致密均勻,與TC4葉片基材形成了致密良好的冶金結(jié)合層;
2、激光熔覆層纖維組織結(jié)構(gòu)
通過XRD分析,激光熔覆層主要是金屬間化合物;通過SEM金相組織觀測,激光熔覆涂層中分布著等軸球狀晶,不規(guī)則塊狀晶和樹枝晶;
3、激光熔覆層的顯微硬度
因為熔覆層中生成了大量的硬質(zhì)相和金屬間化合物,顯著的提高了熔覆層的硬度,熔覆層硬度可達到HV580-HV620,約為基體的1.8-2倍;
4、激光熔覆層的耐磨損性能
通過耐磨損性能試驗,熔覆層的磨損率大約在0.9*10-3mm2/(N.m),相比較基體,磨損量減少了60%,,故顯著的提高了磨損性能。
高功率激光表面處理設備
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