TC4钛合金机匣裂纹激光熔覆修复工艺研究

发布时间：2017-12-17 23:28

  本文关键词：TC4钛合金机匣裂纹激光熔覆修复工艺研究

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【摘要】：本文针对钛合金机匣支板裂纹修复产业化应用的迫切要求,采用激光熔覆的方法实现了钛合金机匣裂纹的焊接修复。利用金相分析、扫描电镜分析、X-ray衍射、能谱分析、强度分析等方法,系统地研究了采用不同工艺参数(激光功率、扫描速度、送丝速度)进行激光熔覆时各种熔覆区微观组织、常温与高温抗拉强度,并分析了钛合金机匣裂纹的激光熔覆修复的最优工艺。以2mm厚TC4试板为试验材料,对单层填丝激光熔覆工艺进行优化研究,结果表明,随着激光功率的增加,熔深和熔宽增加,余高减小;随着扫描速度增加,熔深、熔宽和余高都逐渐减小;随着送丝速度增加,熔深逐渐减小,熔宽和余高都逐渐增加。通过工艺优化得到了没有缺陷和适宜熔深的熔覆成形结果。采用激光功率为1.3k W,激光扫描速度为0.6m/min,送丝速度为1.2m/min的工艺参数进行填丝修复,得到了没有焊接缺陷和适度熔深的修复成形结果。利用分析测试方法对激光熔覆区进行了微观组织分析,发现从母材到熔覆区的中心位置Al、Si、Ti、V和Fe元素的含量无明显变化,熔覆区域为α和β两种物相。原来TC4母材的灰色球状α相逐渐变成长条块状,边界处生成大量的β相。同时Al和V元素在片层组织中重新分配,导致了Al元素向α相、V元素向β相富集。试验结果表明,随着激光功率的升高,扫描速度的降低和送丝速度的增大,熔覆区的常温抗拉强度都呈先增大后减小的趋势。当激光功率为1.3k W、激光扫描速度为0.6m/min和送丝速度为1.2m/min时,TC4钛合金熔覆区抗拉强度最高,达1056MPa。由高温抗拉强度结果可知,当激光功率为1.2k W、激光扫描速度为0.6m/min和送丝速度为1.2m/min时,熔覆区高温(400℃)抗拉强度最高,达到627MPa。采用激光功率为2.3k W,激光扫描速度为0.6m/min,送丝速度为1.2m/min的工艺参数对存在裂纹的机匣支板激光熔覆进行修复,得到了没有缺陷和适宜熔深的机匣支板熔覆成形结果。钛合金机匣支板裂纹激光熔覆修复后进行300小时的地面试车,在TC4钛合金机匣支板激光熔覆修复处未产生裂纹,达到考核的性能指标。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263

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本文编号：1301988