tc4钛合金激光快速修复过程中熔合不良缺陷的评价研究

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1、摘要激光快速修复技术是在激光快速成形技术的基础上发展起来的一项先进的激光再制造技术。这项技术将激光快速成形的原理引入零件的修复之中，可根据受损部位的形状直接进行激光熔覆沉积，最终实现受损零件外形尺寸的重现和高性能修复。本文以在航空和航天工业、能源工业、化学工业等领域具有广泛应用前景的TC4钛合金为研究对象，对激光快速修复的成形工艺特性，影响激光快速修复件性能的重要缺陷——熔合不良的形成机理及其对力学性能的影响进行了研究，获得了以下结果：(1)获得了激光加工参数(激光输出功率、光束扫描速度以及送粉率)对TC4钛合金成形特征参数(单层熔覆高度和单道熔覆宽度)的影响

2、规律。揭示了激光加工参数对熔覆层形状系数‘(单道熔覆宽度／单层熔覆厚度)的影响规律。并根据零件修复的要求，综合考虑熔覆层形状系数和热输入效率的影响，得到优化的激光加工参数带。(2)揭示了熔合不良缺陷的形成机理，表明搭接率和Z轴单层行程△Z的匹配是影响熔合不良缺陷形成的重要因素，而其它激光加工参数，如激光输出功率、光束扫描速度和送粉率，是通过对成形特征参数的影响进而影响到搭接率和△z的匹配关系，间接对熔合状况产生影响的。熔合不良缺陷在截面上的尺寸随搭接率的减小而增大，随△z的增大而增大。(3)研究了熔合不良缺陷对成形件力学性能的影响，揭示了熔合不良缺陷对成形件力

3、学性能的影响规律：当光束扫描方向与试样所受拉伸力方向一致时，试样上的熔合不良缺陷贯穿光束扫描方向，在受拉截面上，缺陷形成的孔隙率很小，仅占整个受力面的O．03～O．73％，缺陷对试样室温力学性能的影响较小，试样的强度基本不受影响，塑性略有降低；但是当光束扫描方向与试样所受拉伸力方向垂直时，试样上缺陷贯穿光束扫描速度方向，在受拉截面上，缺陷形成的孔隙率较大，占整个受力面的2-6％，缺陷对试样室温力学性能影响很大，甚至导致脆性断裂。关键词激光快速修复；钛合金；缺陷；激光加工参数西北T业大学硕十学付论文ABSTRACTLaserrapidrepair(LRR)isa

4、nadvancedlaserrepairtechnologythathasbeendevelopedbasedonLaserrapidforming(LRF)．LRRintroducestheformingprincipleofLRFtotherepairingofthecomponent，theimpairmentCanberepairedthroughcladdingthesimilarpowdertodamagedsurfacedependonoutlineofdamagedparts，andtheoriginaloutlinedimensionandp

5、ropertiescallbereproduced．Inthispaper,LRRofTi一6AI一4V(TC4)alloys，thatWasextensivelyusedinaviationindustry,astronavigationindustry,energyindustryandchemicalindurstryeta1．，Wasexperimentallyinvestigated，therepairingtechnology’characteristicswereanalyzed，theformationmechanismandtheeffect

6、onthemechanicalpropertiesofillbondingwerestudied．Themainresuasareasfollows：(1)Theeffectsoflaserprocessingparameters，i．e．1aserpower,scanningvelocityandpowderfeedrate，ontheheightofsinglecladdinglayer,thewidthofsinglecladandshapecoefficientofcladdinglayer(‘)wereinvestigatedexperimental

7、ly．TheoptimumselectionrangeofprocessingparametersforlaserrapidrepairingofTC4titaniumalloyWaSdeterminedaccordingtotherequirementsoflaserrapidrepairingonheatinputcoefficientandshapecoefficientofcladdinglayer．(2)Theformationmechanismofill—bondingWasanalyzed．Itisfoundthatthematchbetween

8、overlapandZincremen