高温合金叶片的激光熔覆修复技术研究.pdf

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1、工程ENGINEERING高温合金叶片的激光熔覆修复技术研究ResearchonLaserCladdingRepairingTechnologyofHighTemperatureAlloyBlade12■佟永军　张鑫/１沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司　２海军大连舰艇学院摘要：航空发动机高温合叶片故障件很难修复，采用先进的激光熔覆技术对高温合金叶片进行深度修理具有重要意义。通过采用合适的激光设备、熔覆粉末，并选取合理的熔覆参数以及热处理工艺等，使熔覆粉末在叶片基体上形成有效的熔覆体，该熔覆体的强度和硬度达到叶片材料性能要求，同时也

2、能保证熔覆体与基体的结合强度，完成高温合金叶片的修复。关键词：激光熔覆；高温合金叶片；深度修理Keywords:lasercladding；hightemperaturealloyblade；depthoftherepair高温合金GH4169是一种添加了铌覆头、双筒送粉器等设备组成。由于较少。氩气与激光束作用时会产生较强的沉淀强化型镍—铬—铁基合金，具有GH4169叶片材料熔点高、尺寸小、型面的等高子效应，对激光起屏蔽作用，减弱较高的屈服强度、抗拉强度以及良好的复杂，因此激光熔覆头采用的是10kW光了作用于工件上的激光能量。氮气的等抗

3、疲劳、抗氧化、抗辐射、耐腐蚀性能。高纤激光、6自由度机器人；为防止熔覆时高子效应明显小于氩气，且在高温时还推重比发动机的叶片采用了GH4169合易氧化成分在高温时发生氧化，在充氩可与熔池中的游离态金属离子化合生成金，但GH4169叶片的故障件很难修复，舱吹入氩气；熔覆粉末采用GH4169球形氮化物等金属陶瓷增强相，可进一步提传统的焊接修复方法不能完全满足修理粉末。高熔覆层的硬度和耐磨性。从采用局部的需要，因此先进的再制造技术越来越1.2熔覆工艺保护和充氩气环境下熔覆体的金相检验受到业内人士的重视。其中，激光熔覆技1）熔覆工艺参数结果中可

4、以看出，在充氩气的环境下，熔术作为一项新兴的零件表面加工技术，经过反复试验发现，激光熔覆工艺覆体表面光洁，呈银白色金属光泽，且无以其能量密度高、热变形与热影响区小、中影响熔覆层宽度的主要参数是光斑直夹杂，粉末的利用率高。可以使强化层与基体之间呈冶金结合以径。首先在确定最合适的熔覆层宽度与3）冷却工艺及可以精确定位和控制激光加工位置等光斑尺寸的基础上，试验研究确定了与针对工件表面出现的凸起和倾斜等优点，在航空机件的修理中特别是航空之相匹配的激光功率、扫描速度、送粉量外部缺陷，主要采取的措施是强制冷却、发动机高温合金叶片的修理中得到广泛等，

5、由此外推计算与分析，确定了其他不延长层间冷却时间、控制输入热等。根据关注。本文针对激光熔覆技术深度修理同熔覆宽度对应的工艺参数。试验结果，通过采取液氮强制冷却可以GH4169叶片进行研究。2）保护气体的选用改善前后端的凸起，减缓尾部的倾斜；通为防止熔覆时熔池中易氧化成分在过延长冷却时间可以改善尾部倾斜，抑1设备和工艺高温时发生氧化，造成熔覆体内部出现制裂纹的发生；通过红外温度检测反馈针对航空发动机GH4169叶片的材气孔、裂纹和夹杂物等工艺缺陷，采取的调节激光功率，可以改善成型尺寸的精料特点和体积大小特制了激光熔覆设主要措施是充氩气进行

6、环境保护，对整度。液氮冷却基板对材料组织影响的研备、熔覆材料，经过试验研究确定了熔覆个熔覆过程实时闭环控制和补焊等。通究结果表明，液氮冷却基板可以增大涂工艺。常利用吹入氩气、氮气和氦气等气体的层的冷却速度，基板常温时涂层冷却温1.1激光熔覆设备方式保护熔池。氩气、氮气成本低、易获度为941±122℃/s，基板液氮冷却时涂层激光熔覆设备由充氩舱、激光熔得，应用较多；氦气价格昂贵，通常使用冷却速度为3124±517℃/s；同时液氮冷航空维修与工程2016/860AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviat

7、ionnow.com.cn）1800却可以抑制GH4169合金涂层航空发动机高温合金叶片修理中受到越未处理MPa2#热处理中铌的偏祈，得到的涂层组织来越多的重视。高温合金叶片的激光熔（15001#热处理力3#热处理中的有害相更加细小，减小了覆修复技术可以有效保证粉末在基体上压1200有害相的体积含量。的成型特性，使熔覆体的强度及硬度达8004）预热、热处理工艺到叶片材料性能要求，完成高温合金叶600预热方法有局部预热与片的修复目的。采取以上设备方法进行整体预热两种，主要用于降低激光熔覆修复的发动机高温合金叶片，300温度梯度，以减小变形

8、、改善微在参加了某型发动机的长期试车后，发0观组织、控制裂纹等。局部预热动机高温合金叶片熔覆层故检结果完好051015202530伸长率(%)可采用感应线圈加热方法，整无损，表明该项激光熔覆技术可以应用体预