Ni基合金发动机叶片激光熔覆性能的研究

发布时间：2017-10-06 08:17

  本文关键词：Ni基合金发动机叶片激光熔覆性能的研究

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【摘要】：K417G镍基合金为航空发动机涡轮叶片和导向叶片用高温合金,由于发动机涡轮叶片采用铸造成形,在铸造过程中易产生气孔及疏松等缺陷,到目前为止有缺陷的发动机涡轮叶片将被废弃掉而重新回炉熔炼。如果能够采用激光熔覆方法修复发动机涡轮叶片的铸造缺陷,使过去废弃掉的发动机涡轮叶片可再生利用,可大幅度地降低成本和提高经济效益。本研究采用了光纤激光器在K417G镍基合金板材上熔覆镍基合金粉末RCF-201,对熔覆层的成型工艺、组织及性能进行了研究,为K417G镍基合金航空发动机涡轮叶片的激光修复提供理论和实践依据。本文通过改变激光功率P、扫描速度V、送粉速度v、离焦量研究了熔覆层的宽度、高度、熔深及稀释率,确定了激光熔覆最佳工艺参数。在最佳工艺参数条件下获得的熔覆层,采用了光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的形状、显微组织结构、相组成及熔覆层裂纹进行了研究;采用高温蠕变试验机研究了熔覆层在高温下的蠕变寿命,并对高温蠕变试样断裂后的断口形貌进行了分析;利用维氏硬度仪测定了熔覆层的硬度。试验结果表明,激光熔覆的最佳工艺参数为激光功率400W、扫描速度10mm/s、送粉速度15g/min、离焦量0mm、保护气体(Ar)流量25L/min、送粉气体(Ar)流量2.0L/min、预热温度≥200°C。熔覆层的组织为亚共晶组织,初晶相为富Ni固溶体?-Ni,共晶组织由?-Ni+Cr7C3+Cr23C6+(Mo0.54,Ti0.46)C组成。母材硬度330~350HV,熔覆层的硬度635~660HV比母材提高1倍左右。在950°C/235MPa条件下,熔覆层的蠕变寿命与母材相当,约为26.17h,且断裂位置位于母材。裂纹及高温蠕变试样断口形貌分析结果表明,断裂属于沿晶开裂。
【关键词】：激光熔覆 K417G镍基合金 显微组织 维氏硬度 沿晶开裂
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 引言9-12
• 1.1.1 Ni基高温合金的特点9-10
• 1.1.2 Ni基高温合金中的组织10-12
• 1.2 激光熔覆技术12-16
• 1.2.1 激光熔覆原理及特点12-14
• 1.2.2 激光熔覆常用的激光器14-15
• 1.2.3 激光熔覆技术的应用15-16
• 1.3 课题发展背景16-18
• 1.3.1 国内外研究现状16-17
• 1.3.2 存在问题及发展前景17-18
• 1.4 课题研究的目的及内容18-20
• 1.4.1 课题研究的目的及意义18-19
• 1.4.2 研究内容19-20
• 第2章 实验材料、设备及方法20-26
• 2.1 实验材料20-21
• 2.1.1 基体材料20
• 2.1.2 熔覆材料20-21
• 2.2 实验设备21-23
• 2.2.1 光纤激光器和激光熔覆头21-22
• 2.2.2 机器人和送粉系统22-23
• 2.3 实验方法23-24
• 2.3.1 试验流程23
• 2.3.2 试验方案实施23-24
• 2.4 实验分析方法24-26
• 2.4.1 熔覆层的形貌及组织分析24-25
• 2.4.2 熔覆层性能测试25-26
• 第3章 激光熔覆层显微组织的研究26-64
• 3.1 激光熔覆工艺的确定26-40
• 3.1.1 大功率宽带激光熔覆工艺参数及熔覆层形貌26-27
• 3.1.2 大功率圆斑激光熔覆工艺参数及熔覆层形貌27-28
• 3.1.3 小功率圆斑激光熔覆工艺参数及熔覆层形貌28-40
• 3.2 显微组织观察与分析40-57
• 3.2.1 基体的显微组织40-42
• 3.2.2 大功率宽带激光熔覆层的显微组织42-46
• 3.2.3 大功率圆斑激光熔覆层的显微组织46-47
• 3.2.4 小功率圆斑激光熔覆层的显微组织47-57
• 3.3 激光熔覆层相及成分分析57-58
• 3.3.1 激光熔覆层的相分析57
• 3.3.2 激光熔覆层的成分分析57-58
• 3.4 激光熔覆裂纹的研究58-64
• 3.4.1 熔覆层渗透检裂纹检验结果分析58-61
• 3.4.2 裂纹的产生机理及裂纹观察61-62
• 3.4.3 降低熔覆层裂纹敏感性的方法62-64
• 第4章 激光熔覆层性能的研究64-73
• 4.1 高温蠕变性能测试及分析64-71
• 4.1.1 蠕变持久试验64-68
• 4.1.2 蠕变断口分析68-71
• 4.2 激光熔覆层显微硬度71-73
• 第5章 结论73-74
• 参考文献74-78
• 在学研究成果78-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：981712