| 热障涂层水助激光扫描加工试验 |
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| 引用本文： | 王斌,王海涛,王玉峰,张文武.热障涂层水助激光扫描加工试验[J].航空学报,2022,43(4):541-556. |
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| 作者姓名： | 王斌 王海涛 王玉峰 张文武 |
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| 作者单位： | 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 先进制造技术研究所,宁波 315201;浙江省航空发动机极端制造技术研究重点实验室,宁波 315201;中国科学院大学 材料科学与光电技术学院,北京 100049,中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 先进制造技术研究所,宁波 315201;浙江省航空发动机极端制造技术研究重点实验室,宁波 315201 |
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| 基金项目： | 浙江省自然科学基金(LY18E050027)； |
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| 摘 要： | 为了提升涡轮发动机的整体性能和可靠性，需要在带热障涂层(TBC)的单晶高温合金涡轮叶片上制备大量气膜冷却孔，激光加工是实现“先涂层后打孔”的优势加工手段。采用水助激光扫描加工方法，通过正交试验和单因素试验研究了各因素对TBC损伤程度和TBC材料去除率的影响关系，试验结果表明对涂层剥落损伤的影响程度由大到小依次为光斑重叠率、激光重复频率、激光器电流和水泵电压，当光斑重叠率为98%、激光重复频率为50 kHz、激光器电流为38 A、水泵电压为14 V时，可以避免TBC水助激光加工出现剥落损伤；对TBC材料去除率的影响程度由大到小依次为激光器电流、激光重复频率、水泵电压和光斑重叠率，当优选激光器电流为38 A、激光重复频率为15 kHz、水泵电压为14 V、光斑重叠率为80%时，TBC材料去除效率最高。分析了TBC水助激光加工涂层剥落损伤的形成原因是热应力和等离子体力学冲击共同作用的结果，同时水助激光加工产生的气泡空蚀会导致加工区域周边涂层颜色变白，影响范围约为59.5μm,空蚀去除厚度约2.7μm。以上研究为带热障涂层单晶高温合金涡轮叶片气膜孔水助激光高效低损伤加工提供了技术支撑。
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| 关 键 词： | 热障涂层 水助激光扫描加工 涡轮叶片 气膜冷却孔 损伤分析 正交试验 参数优化 |
Water-assisted laser scanning machining test of thermal barrier coating |
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| WANG Bin,WANG Haitao,WANG Yufeng,ZHANG Wenwu.Water-assisted laser scanning machining test of thermal barrier coating[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2022,43(4):541-556. |
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| Authors: | WANG Bin WANG Haitao WANG Yufeng ZHANG Wenwu |
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