涡轮叶片锯齿冠激光熔敷的应用研究

在航空发动机研制中,正确地选择和使用涂层对保证和提高机件的可靠性、耐久性和寿命极为重要。简要介绍了某机涡轮叶冠工作面磨蚀故障,阐述了激光熔敷的机理、特点和围绕使用技术条件所做的熔敷工艺试验、结合力试验、耐磨性试验、氧化和腐蚀试验,硬度测定、金相分析以及熔敷涂层的试车考核及其效果。     

低压涡轮叶片锯齿冠叶片阻尼面激光熔敷涂层技术

采用激光熔敷涂层新技术强化处理低压涡轮叶片锯齿冠阻尼面，在国内还属首次，它成功地解决了阻尼面微动磨蚀问题，并顺利地通过了台架试验、高空台试车和上天飞行考核。专家技术评审认为已达到国际８０年代末水平，下文介绍了叶片激光熔敷涂层及其有关的显微组织、结构与性能。     

1Cr17Ni2马氏体不锈钢的三次脉冲点焊

论述了１Ｃｒ１７Ｎｉ２马氏体不锈钢三次脉冲点焊的工艺试验过程，分析了试验结果，并通过与二次脉冲点焊熔核的金相组织及机械性能比较，发现马氏体不锈钢的三次脉冲点焊可明显改善熔核的金相组织，显著提高焊点的拉伸、剪切强度及延性比。     

D406A钢A-TIG的焊接性试验

针对6.5 mm厚D406A超高强度钢采用活化剂进行A-TIG焊接试验研究,对焊缝外观成型、焊缝熔深、接头显微组织以及接头力学性能进行综合分析,研究了活化剂涂敷量和焊接工艺参数（焊接电流、焊接电压、焊接速度）对A-TIG焊缝熔深和熔宽的影响。结果表明,在相同焊接参数下,使用活化剂可使焊缝熔深比常规TIG焊增加一倍以上,焊缝成型良好。活化剂的涂敷存在最佳的涂敷量,焊接电流、焊接电压和焊接速度等焊接参数的变化,对焊缝熔深和深宽比的变化产生不同影响。     

复合铣削的金属件堆焊成形尺寸研究

针对目前金属件堆焊中存在的成形效果较差和尺寸精度较低等问题,建立了单道和多道焊缝的尺寸模型,并通过分析焊缝成形尺寸的关系,确定出最佳熔敷间距。同时,采用正交试验法分析了各个焊接参数对成形尺寸的影响程度,验证了模型的普适性。在实例分析中,采用自主设计的复合铣削加工系统,并改变多层多道焊缝的堆焊路径,从而实现对构件尺寸的有效控制,验证了该项工艺技术的可行性和有效性。     

激光熔覆强化技术实验研究

介绍了激光熔覆应力集中区研究的概况。在材料和激光参数优选的基础上,对钢试件进行熔覆处理,并进行了疲劳试验,研究激光熔覆对疲劳寿命的影响。试验结果表明：激光熔覆处理在优选参数条件下,能显著地提高钢试件的疲劳寿命。     

等离子激光复合快速制造金属零件基础研究

通过试验研究了等离子激光复合快速制造中激光对等离子弧柱形貌、熔积成形时的熔深和熔宽等的影响.试验结果表明:激光作用于等离子弧后,等离子弧柱的直径变小,挺度增加,稳定性增强,起弧容易,熔积层的熔深增大,熔宽减小.利用等离子激光复合熔积法可以快速成形高温合金及难熔材料.     

H—6部件与外挂天平的研制

介绍了H－6部件与外挂物测力试验的难点，一是天平的设计截荷极不匹配，如机翼天平的滚转力矩是常规天平的10多倍；二是模型尾部是船形尾段。采用常规的支撑方式，支杆强度太弱，试验不安全，同时也不利地多台天平的敷线，总体方案采用模型部与支杆合为一体的结构形式，既保证了试验又安全又便于多台天平的敷线。天平设计首先保证试验安全，用双桥提高天平的输出。试验结果表明：总体试验方案正确，天平设计合理，支撑刚度好，测量精度高。     

电子束熔覆改性技术扫描波形设计

根据电子束扫描特性,设计电子束熔覆改性试验所用波形,利用该波形进行钛合金表面熔凝和硅化物涂层重熔试验,研究了扫描波形对电子束单道熔覆能量输入均匀性的影响。结果表明,电子束熔覆过程中熔池表面温度场均匀性是扫描波形、电子束束斑品质、扫描频率和工艺参数综合影响的结果,所设计波形可用于电子束熔覆表面改性技术,改性层厚度均匀一致,扫描波形是影响电子束熔覆过程中熔池表面温度场均匀性的关键因素。     

梯度功能材料制备技术及其发展趋势

综述了梯度功能材料（ＦＧＭ）的制备技术和国内外的研究现状,具体介绍了几种制备技术的基本原理和工艺方法,包括粉末冶金法、等离子喷涂法、激光熔敷法、化学气相沉积法和物理气相法以及自蔓延高温燃烧合成法。从工艺角度分析了各种制备技术的优缺点,并展望了梯度功能材料制备技术的发展趋势。     

钛合金表面缺陷的激光熔覆修复研究

采用激光熔覆方法对钛合金试样表面缺陷进行修复,对修复结果进行反复测试,并与氩弧焊修复进行对比试验。试验结果表明,激光熔覆可实现对钛合金表面缺陷的有效修复,且各方面性能远高于氩弧焊修复。     

激光熔覆直接制造致密金属零件裂纹问题的分析

利用激光熔覆方法制造致密金属零件时,从熔覆工艺、熔覆材料、基体因素等方面分析裂纹产生的原因,并提出一些解决熔覆层开裂问题的新的设想。     

北京奥运乒乓球馆围护结构风荷载的试验研究

结合2008年北京奥运乒乓球馆的风洞模型试验,研究了大跨度屋盖围护结构的风荷载,探讨了围护结构表面风压的计算方法、悬挑屋面的风荷载取值以及周边建筑对幕墙风压的影响.得到的主要结论是:大跨度屋盖的围护结构比主体结构更容易发生风致破坏;用基于试验的统计方法比规范方法计算围护结构风压值更合理更可信;悬挑屋面的净风压并不完全等于上表面或下表面所受风压,只考虑净风压的设计,对于围护结构是不安全的,宜分别按照上下表面的最不利风荷载进行设计;周边建筑会对幕墙上的风压产生很大影响,幕墙的体型系数,应考虑实际周边建筑的排列,对规范建议值做相应调整.这些结论可为类似结构的抗风设计提供参考.     

利用现有齿轮机构传动参数预测所设计齿轮机构轮齿面磨损量

以相互滑动的平表面磨损理论及实验研究成果为基础建立有关齿轮机构轮齿磨损简化假设,提出以现有齿轮机构的传动参数及轮齿磨损量的测试值确定所设计齿轮机构轮齿磨损常数,从而推导出一个简便的能付之实际使用的齿轮机构轮齿磨损量预测公式。     

激光熔覆修复15-5PH不锈钢的拉伸性能及组织研究

研究了激光熔覆修复15-5PH沉淀硬化不锈钢激光熔覆修复比例(25%、50%、75%、100%)对其力学性能的影响,以及熔覆修复后试样的断口形貌、金相组织、内部缺陷和显微硬度。研究结果表明,15-5PH不同比例熔覆修复试样的抗拉强度均高于基材,但塑性随着修复比例的增大而降低,在所研究的4种熔覆修复比例的试样中,25%熔覆比例时抗拉强度最高,力学性能最好。熔覆修复冶金组织致密,分为修复区、热影响区和基材区,其中热影响区的组织呈现明显的方向性,晶粒均匀性好,无粗大晶粒,表面和内部无裂纹缺陷,显微硬度从修复区向基材区整体呈上升趋势,在热影响区内出现硬度峰值。熔覆界面的结合力较基体内部的结合力弱,修复试样的断口均呈V字形。     

定向凝固镍基高温合金上激光熔覆Inconel 738的裂纹敏感性研究

针对定向凝固镍基高温合金叶片的强化与修复需求,研究了在定向凝固镍基高温合金基体上激光熔覆Inconel 738的裂纹敏感性问题.在定向凝固镍基高温合金基体上激光熔覆Inconel 738合金对裂纹非常敏感,所产生的裂纹为热裂纹,由定向凝固基体晶界处引发并穿过界面向熔覆层发展;多层熔覆过程中熔覆层间也会产生热裂纹,热裂纹沿晶界纵向扩展.定向凝固高温合金基体晶界处的低熔共晶成为主要的裂纹源.严格控制激光熔覆过程中的热输入量可以显著降低裂纹敏感性.选择适当的熔覆工艺方法和参数可以在定向凝固镍基合金基体上形成良好冶金结合且无裂纹的基本保持定向凝固特性的熔覆层组织.     

K418激光熔覆NiCrWMo组织及耐磨性研究

为研究修复某航空叶片,采用Nb：YAG激光在K418镍基高温合金表面熔覆NiCrWMo涂层。分析了熔覆层组织,测试了熔覆层硬度。结果表明：采用自配的镍基合金粉末,在工艺参数为电流160 A、脉宽8 ms、频率4 Hz时,用激光熔覆能够实现对K418镍基高温合金损伤结构的修复,获得了表面平整、连续,微观组织细密、均匀,与基体呈良好冶金结合,硬度高于基体,无缺陷的熔覆层。     

工艺参数对等离子熔覆Ni-Cr合金涂层组织及成形质量的影响

在40Cr合金钢表面等离子熔覆Ni-Cr合金涂层,研究熔覆功率和扫描速度对熔覆层组织及成形质量的影响规律.研究结果表明:熔覆层的组织从表层到与基体的结合面处依次为细晶、粗枝晶和柱状枝晶,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合状态.当扫描速度一定时,随着熔覆功率的增大,熔覆层组织得到细化.较低功率、较大扫描速度时,熔覆层与基体的结合处存在熔合不良现象;较高功率、较小扫描速度时,熔覆层产生裂纹.能谱分析表明Ni、Cr含量在熔覆层与基体的结合面处发生显著变化,在2.0kW熔覆功率和12.0mm/s扫描速度的试验条件下得到了稀释率较低的熔覆层.     

激光熔覆裂纹的形成机理及控制方法

激光熔覆技术是利用激光辐射使熔覆材料和基体表面同时熔化并快速凝固、从而显著改善基体材料物理性能的一种新工艺方法。但激光熔覆工艺的选择不当则会使熔覆层产生裂纹、气孔、未熔合等,从而影响熔覆制件的综合性能。本文研究了激光熔覆裂纹的种类以及熔覆层的应力类型,分析了裂纹产生的机理,指出材料间热膨胀系数、弹性模量的明显差别及激光熔池区域的温度梯度所决定的热应力是熔覆层裂纹形成的根源。并从熔覆材料和基体材料的合理选择、成形工艺参数的合理设计及热处理等方面,阐述了熔覆裂纹的影响因素和控制方法。