镍基高温合金修复强化技术研究现状及发展趋势
发布时间:2021-07-12 01:51
镍基高温合金具有优良的高温强度和抗氧化性能,广泛应用于航空发动机、涡轮叶片等热端部件。其在高温、高压、高转速及交变负荷等恶劣条件下长期使用过程中,易出现烧蚀、磨损等表面损伤和掉块、断裂等体积损伤。采用特定的表面工程技术和增材修复技术可有效恢复损伤零件的尺寸和性能,为镍基高温合金综合使役性能的保持和再生提供可行途径。重点综述了表面改性、表面镀层、表面涂层、载能束增材、能束能场复合等镍基高温合金修复强化技术国内外研究现状,归纳总结了各修复方法的技术原理、工艺特点及应用范围。加强能束能场复合修复技术开发、能束能场与材料的作用机理,以及修复过程形性协同调控等方面的研究,对拓宽工艺适用范围、降低修复强化层缺陷以及增强修复机动时效性具有重要意义,是镍基高温合金修复强化技术未来发展趋势。
【文章来源】:表面技术. 2020,49(08)北大核心EICSCD
【文章页数】:18 页
【部分图文】:
1 Inconel718显微组织照片[106]
江苏大学周建忠等[22-24]为了提高Inconel 718镍基高温合金耐热腐蚀性能,利用Spit Light 2000型纳秒激光器对合金表面进行激光喷丸强化处理。结果表明:喷丸区细化明显且晶粒形态出现了分层现象。激光喷丸强化试样经过10、25 h腐蚀后的质量损失分别为未处理试样的18.9%和17.9%。WLP处理后,在260℃下对试样进行热腐蚀测试,试样表面的Cr2O3氧化膜未出现明显剥落且没有CrS、NiO产物生成,分析认为WLP试样表面晶粒细化及γ″相析出能有效减缓O、S的侵入,表明激光喷丸强化有效提高了该合金的耐热腐蚀性能。经处理后的试样表层出现高幅值的残余压应力,表层硬度显著提高,高温保持后试样的残余压应力发生释放,同时显微硬度降低,但强化效果仍然存在。与室温激光喷丸强化相比,高温(260℃)激光喷丸强化处理后材料表面位错密度更大,晶粒细化更明显。在高温保温测试中,LP较WLP残余应力释放幅度更快,位错密度减小明显,表明经WLP处理后材料高温稳定性更好,如图1所示。1.1.3 镍基合金表面激光冲击强化技术
天津大学邹慧等[36]采用强流脉冲电子束对DD3镍基高温合金进行表面改性处理,结果表明,HCPEB处理后,基体表面出现不均匀的熔坑,并且随着脉冲次数的增加,熔坑密度先由小变大,再由大变小,最后趋于平整。经过多次HCPEB轰击后,截面形成晶粒细小的热影响区和成分均匀的重熔区,在第5次HCPEB轰击后,截面硬度达到最大。江苏大学吕鹏等[37]采用强脉冲电子束技术(HCPEB)对镍基高温合金GH80A燃气轮机叶片进行表面改性处理。20次HCPEB处理后,GH80A合金表面熔化形成3μm厚的熔覆层,层内出现位错滑移和晶粒细化现象,如图2所示。在850℃下HCPEB处理20次后,合金表面氧化膜连续且致密,氧化动力学符合抛物线规律,如图3所示,氧化产物主要由Ni-Cr-O组成,合金抗高温氧化能力提高了35%以上。图3 850℃下不同辐照次数时GH80A合金试样的氧化增重曲线[37]
【参考文献】:
期刊论文
[1]镍基合金表面电子束熔覆Co/CeO2复合涂层的耐磨性研究[J]. 张瑞宾,王国富,陈元华. 热加工工艺. 2019(04)
[2]温度辅助激光冲击强化对GH4169合金力学性能的影响[J]. 吴嘉俊,赵吉宾,乔红超,胡太友,李松夏. 塑性工程学报. 2019(01)
[3]Weldability and liquation cracking behavior of ZhS6U superalloy during electron-beam welding[J]. Arash Khakzadshahandashti,Mohammad Reza Rahimipour,Kourosh Shirvani,Mansour Razavi. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2019(02)
[4]GH3536高温合金表面等离子喷涂镍铝钨涂层的微观结构与性能[J]. 曾威,杨焜,陈龙飞. 电镀与涂饰. 2018(24)
[5]GH80A经强流脉冲电子束改性后的高温氧化行为研究[J]. 刘迪,高潘,蔡杰,张凌燕,吕鹏,关庆丰. 表面技术. 2018(11)
[6]电子束熔覆WC-CoCr涂层的表面结构及耐磨性研究(英文)[J]. 刘海浪,王波,祁正伟,张国培,王德志. 稀有金属材料与工程. 2018(11)
[7]DZ17G定向凝固高温合金的微激光冲击强化方法与疲劳试验研究[J]. 聂祥樊,李应红,何卫锋,徐凌志,罗思海,李翔,李一鸣,田乐. 稀有金属材料与工程. 2018(10)
[8]等离子喷涂-物理气相沉积高温防护涂层研究进展[J]. 张啸,刘敏,张小锋,毛杰,邓春明,李润霞,周克崧. 中国表面工程. 2018(05)
[9]电子束修复IC10高温合金熔覆层组织分析[J]. 耿志杰,王善林,张子阳,陈玉华,柯黎明. 精密成形工程. 2018(05)
[10]激光熔覆NJ-4镍基合金涂层显微硬度的探究[J]. 李金华,李高松,张德强,陈翔. 表面技术. 2018(08)
博士论文
[1]镍基单晶高温合金喷丸层塑性变形行为及其表征研究[D]. 陈艳华.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]电磁辅助激光修复GH4169合金的组织和力学性能研究[D]. 程洪茂.南昌航空大学 2018
[2]基于超声冲击的激光快速成形镍基高温合金强化技术研究[D]. 戚永爱.南京航空航天大学 2014
本文编号:3278948
【文章来源】:表面技术. 2020,49(08)北大核心EICSCD
【文章页数】:18 页
【部分图文】:
1 Inconel718显微组织照片[106]
江苏大学周建忠等[22-24]为了提高Inconel 718镍基高温合金耐热腐蚀性能,利用Spit Light 2000型纳秒激光器对合金表面进行激光喷丸强化处理。结果表明:喷丸区细化明显且晶粒形态出现了分层现象。激光喷丸强化试样经过10、25 h腐蚀后的质量损失分别为未处理试样的18.9%和17.9%。WLP处理后,在260℃下对试样进行热腐蚀测试,试样表面的Cr2O3氧化膜未出现明显剥落且没有CrS、NiO产物生成,分析认为WLP试样表面晶粒细化及γ″相析出能有效减缓O、S的侵入,表明激光喷丸强化有效提高了该合金的耐热腐蚀性能。经处理后的试样表层出现高幅值的残余压应力,表层硬度显著提高,高温保持后试样的残余压应力发生释放,同时显微硬度降低,但强化效果仍然存在。与室温激光喷丸强化相比,高温(260℃)激光喷丸强化处理后材料表面位错密度更大,晶粒细化更明显。在高温保温测试中,LP较WLP残余应力释放幅度更快,位错密度减小明显,表明经WLP处理后材料高温稳定性更好,如图1所示。1.1.3 镍基合金表面激光冲击强化技术
天津大学邹慧等[36]采用强流脉冲电子束对DD3镍基高温合金进行表面改性处理,结果表明,HCPEB处理后,基体表面出现不均匀的熔坑,并且随着脉冲次数的增加,熔坑密度先由小变大,再由大变小,最后趋于平整。经过多次HCPEB轰击后,截面形成晶粒细小的热影响区和成分均匀的重熔区,在第5次HCPEB轰击后,截面硬度达到最大。江苏大学吕鹏等[37]采用强脉冲电子束技术(HCPEB)对镍基高温合金GH80A燃气轮机叶片进行表面改性处理。20次HCPEB处理后,GH80A合金表面熔化形成3μm厚的熔覆层,层内出现位错滑移和晶粒细化现象,如图2所示。在850℃下HCPEB处理20次后,合金表面氧化膜连续且致密,氧化动力学符合抛物线规律,如图3所示,氧化产物主要由Ni-Cr-O组成,合金抗高温氧化能力提高了35%以上。图3 850℃下不同辐照次数时GH80A合金试样的氧化增重曲线[37]
【参考文献】:
期刊论文
[1]镍基合金表面电子束熔覆Co/CeO2复合涂层的耐磨性研究[J]. 张瑞宾,王国富,陈元华. 热加工工艺. 2019(04)
[2]温度辅助激光冲击强化对GH4169合金力学性能的影响[J]. 吴嘉俊,赵吉宾,乔红超,胡太友,李松夏. 塑性工程学报. 2019(01)
[3]Weldability and liquation cracking behavior of ZhS6U superalloy during electron-beam welding[J]. Arash Khakzadshahandashti,Mohammad Reza Rahimipour,Kourosh Shirvani,Mansour Razavi. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2019(02)
[4]GH3536高温合金表面等离子喷涂镍铝钨涂层的微观结构与性能[J]. 曾威,杨焜,陈龙飞. 电镀与涂饰. 2018(24)
[5]GH80A经强流脉冲电子束改性后的高温氧化行为研究[J]. 刘迪,高潘,蔡杰,张凌燕,吕鹏,关庆丰. 表面技术. 2018(11)
[6]电子束熔覆WC-CoCr涂层的表面结构及耐磨性研究(英文)[J]. 刘海浪,王波,祁正伟,张国培,王德志. 稀有金属材料与工程. 2018(11)
[7]DZ17G定向凝固高温合金的微激光冲击强化方法与疲劳试验研究[J]. 聂祥樊,李应红,何卫锋,徐凌志,罗思海,李翔,李一鸣,田乐. 稀有金属材料与工程. 2018(10)
[8]等离子喷涂-物理气相沉积高温防护涂层研究进展[J]. 张啸,刘敏,张小锋,毛杰,邓春明,李润霞,周克崧. 中国表面工程. 2018(05)
[9]电子束修复IC10高温合金熔覆层组织分析[J]. 耿志杰,王善林,张子阳,陈玉华,柯黎明. 精密成形工程. 2018(05)
[10]激光熔覆NJ-4镍基合金涂层显微硬度的探究[J]. 李金华,李高松,张德强,陈翔. 表面技术. 2018(08)
博士论文
[1]镍基单晶高温合金喷丸层塑性变形行为及其表征研究[D]. 陈艳华.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]电磁辅助激光修复GH4169合金的组织和力学性能研究[D]. 程洪茂.南昌航空大学 2018
[2]基于超声冲击的激光快速成形镍基高温合金强化技术研究[D]. 戚永爱.南京航空航天大学 2014
本文编号:3278948
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