热处理对激光沉积修复TA15组织和性能的影响

应用激光沉积修复(LDR)技术对TA15钛合金进行修复试验,对试样进行多种热处理,并观察其显微组织,测试其拉伸性能,分析其断口形貌。结果表明,退火态组织有粗大的原始柱状β晶粒,晶粒内有细小的网篮组织;退火态拉伸试样综合拉伸性能良好,达到了航空用锻件退火力学性能标准。固溶时效后,高温β相发生马氏体转变,得到了初生α相和六方马氏体α两种组织,抗拉强度显著提高。

激光沉积修复铸造铝合金ZL114A变形与性能调控

采用激光沉积修复技术对铸造铝合金ZL114A基材进行修复,分析了修复区域组织和性能,并评估了沉积修复过程对尺寸变形的影响.结果表明,修复区界面冶金结合良好,界面区基材存在部分共晶Si重熔的现象;修复区组织以树枝晶和等轴晶为主,修复区底部为外延生长的树枝晶,修复区中部和顶部为等轴晶区.修复区细密、均匀的枝晶组织提高了修复区硬度,但在热影响区附近硬度值出现了下降趋势.经过T6态热处理可以提升修复区和基材的整体性能,50%修复比例条件下抗拉强度可以达到330 MPa.激光沉积修复变形量较小,可以保证低变形条件下机加零件或者返修零件的修复.

感应加热技术在激光沉积修复过程中的应用研究

在GH4169合金损伤零件的激光沉积修复过程中,利用感应加热系统进行修复前预热和修复后局部热处理的试验研究。试验结果表明,预热300℃试样、局部热处理试样的修复区组织与沉积态试样一致,均为柱状枝晶,但枝晶间的Laves相出现碎化,局部热处理试样的Laves相还出现部分溶解。两种试样均出现明显的残余应力消减,证明感应加热技术是改善激光沉积修复零件性能的一种有效手段。

激光沉积修复DD5合金的枝晶外延生长控制与显微组织特征

采用DZ125高温合金粉末对DD5合金进行激光沉积修复,通过正交试验的方法,研究了激光功率、扫描速度和送粉量对单道单层沉积区枝晶外延生长的影响,实现了沉积区枝晶外延生长的控制。在此基础上,进行单道多层沉积修复试验,分析测量了单道多层沉积区的显微组织和硬度。结果表明:较低的热输入量和送粉量可显著提高沉积区枝晶外延占比;当激光功率为420 W、扫描速度为6 mm/s、送粉量为1.5 g/min时,单道单层沉积区枝晶外延占比约为100%。单道多层沉积区中下部为平面晶、沿沉积方向外延生长的柱状晶,顶部为等轴晶;沉积区γ′相不均匀地分布在γ相中,枝晶间区域的γ′相尺寸大于枝晶干区域的γ′相尺寸;沉积区底部短棒状MC碳化物沿枝晶间分布,且Ta元素含量较高;沉积区顶部的小块状以及八面体状MC碳化物随机分布。DD5合金基体平均显微硬度为425 HV_(0.5),沉积区平均显微硬度略高于基体,为449 HV_(0.5);与沉积区中部相比,沉积区底部和顶部的显微硬度略高,沉积区底部显微硬度最高。

工艺参数和局部热处理对激光沉积修复GH4169合金拉伸性能的影响

采用Inconel718合金对GH4169合金的损伤试样进行激光沉积修复试验,通过正交试验法优化工艺参数,测试分析不同扫描路径和局部热处理修复试样的显微组织、拉伸性能及显微硬度。结果表明:修复区为柱状枝晶,有Laves相析出;经局部热处理后,修复试样的平均抗拉强度和屈服强度分别提高至锻件的86.8%和98.3%,而且修复区、熔合线区及基体的硬度分布趋于一致。

激光沉积修复BT20合金试验研究

采用激光沉积技术对BT20钛合金锻件加工超差及服役损伤进行修复,对修复过程中气孔和熔合不良等缺陷的形成进行了原因分析,并采用了优化工艺参数,对激光熔池施加超声外场等手段,获得无缺陷的修复试样。考察了试样的微观组织和主要合金元素的分布,测量了激光沉积层的显微硬度。结果表明:优化工艺参数后得到的修复组织和基体形成致密的冶金结合,而施加超声外场使修复区的气孔率明显下降;修复试样整体无合金元素的偏析,显微硬度分布从基材到修复区呈递增趋势。

激光沉积修复某型飞机垂尾梁研究

针对某型飞机垂尾梁误加工损伤进行了激光沉积修复研究,根据其服役时受力特点设计了力学性能试样,对不同沉积修复试样及同批锻件基材进行室温静载拉伸对比实验,同时对修复试样显微组织、硬度进行分析及测试。结果表明:沉积修复区组织为细小α/β片层组织,无明显缺陷,修复区与修复基体形成致密的冶金结合;修复区至修复基体显微硬度分布呈逐步降低的趋势,修复区显微硬度相对修复基体提高约12%;无论修复试样标距中心是否预制孔,修复试样室温静载抗拉强度均高于锻件基材,但塑性比锻件基材略低;同时,在优化垂尾梁修复工艺参数的基础上,对沉积修复试样侧边塌边缺陷产生的原因进行分析并给出解决措施,以期消除塌边缺陷提高修复质量。

激光沉积修复BT20合金的显微组织和力学性能

针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点.修复区与基材之间形成了致密冶金结合,Al,Zr,Mo,V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布,无宏观偏析,硬度分布从基材到修复区依次提高.热影响区组织是由基材的双态组织过渡到网篮组织;修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4～0.5 μm.修复过程中发现,激光加工工艺参数选择不当、坡度过大等原因会造成修复区组织形成气孔和熔合不良等缺陷,但是通过优化工艺参数可以获得无缺陷修复试样.修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近锻件基体强度,但修复件的韧性比锻件稍有提高.

超声波对BT20钛合金激光沉积修复作用机制探究

通过ANSYS有限元数值模拟和试验相结合,研究了超声波对BT20钛合金激光沉积修复过程的作用。结果表明,超声波振幅为0.2-0.55μm时,能得到成形质量较好的修复层;当超声波振幅为0.4μm时,超声波对熔池的作用主要表现为超声的机械作用和热作用,而不是超声空化效应;超声的机械作用使得组织的气孔率降低,但是其机械作用不足以克服修复层晶粒外延生长的驱动力,没能阻止β柱状晶沿沉积方向的生长;超声的机械作用将晶粒片层组织中的α板条打断,而热作用使得熔池凝固速度降低,从而使α板条变短变粗。

激光沉积修复GH4169合金试验研究

采用激光沉积修复技术对GH4169镍基高温合金贯通槽式损伤工件进行修复,分析了修复过程中气孔及熔合不良等缺陷的产生原因,通过优化工艺参数,获得了无缺陷的修复件;考察了修复件的微观组织及力学性能,并对修复件进行了局部热处理。结果表明:优化工艺参数后得到的修复区和基体形成了致密的冶金结合,采用局部热处理可明显提升修复件的抗拉强度。

预热对激光沉积修复TA15钛合金形貌尺寸和组织的影响

采用感应加热装置实现激光沉积修复基材的预热,完成基材预热下的激光沉积修复试验,研究不同基材预热温度对试样形貌尺寸、显微组织及硬度的影响规律。结果表明:基材预热后的沉积试样表面更加平整,试样熔宽和熔高有所增大;随着预热温度的升高,沉积试样底部的柱状晶越粗壮、尺寸越短,顶部的枝晶数量越少,显微组织中片层α组织越粗大;且沉积试样显微硬度轻微降低。基材预热可明显改善沉积质量。

激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究

为了研究激光沉积技术修复ZL114A铝合金构件的工艺及性能,采用多参数组合激光沉积工艺实验制备了单道单层试样,在分析了其表面形貌、气孔等缺陷产生的原因的基础上,得到了一组相对优化的工艺参数,制备了无缺陷的块状修复试样,并对试样进行了组织分析及硬度检测。结果表明:铝合金修复试样修复区与基材形成良好的冶金结合,沉积层底部为以熔池边缘为起点外延生长的柱状树枝晶,且一次枝晶间距18.38μm,二次枝晶间距9.55μm,在沉积层顶层顶部出现α-Al柱状枝晶转变为等轴枝晶现象。层带区域Si相脱溶析出并趋于粒状化。由于晶粒细化和固溶强化作用,沉积区显微硬度较基材提高25.8%。

激光沉积修复TA15合金的组织和力学性能

采用激光沉积修复方法对TA15槽损伤试样进行了修复试验,考察了修复试样的组织和力学特点,发现激光修复试样组织是由基材的双态组织经由热影响区过渡到修复区的网篮组织。修复区组织为粗大的原始柱状β晶,晶粒内为α/β网篮组织,晶内α片层取向随机,宽0.4～0.5μm。分析了修复区和坡面存在熔合不良缺陷的原因,并给出了纠正措施。修复试样的室温静拉伸结果表明,试样的抗拉强度接近工业锻件水平,表明修复区与基材之间形成了致密冶金结合,但由于修复区粗大柱状晶组织,试样的冲击韧性比基材稍差。

激光沉积修复金属去应力退火局部热处理工艺

利用感应加热系统对激光沉积修复试样进行去应力退火局部热处理,研究了局部热处理的保温温度和时间对试样温度分布和残余应力的影响规律。结果表明:感应加热系统的局部加热效果明显;随着局部热处理保温温度的提高和保温时间的延长,加热区温度分布更加均匀;600℃去应力退火热处理后,残余应力平均降低30.6%以上,高于500℃去应力退火热处理后的应力消减幅度,局部热处理后由残余应力引起的端部变形量由2.67 mm消减为0.54 mm。试验验证了基于感应加热的局部热处理可有效消减修复应力和变形量。

热处理对激光沉积修复GH4169合金的硬度与断口形貌的影响

研究了不同热处理方式下激光沉积修复GH4169合金试样的显微硬度分布变化特点以及拉伸断口形貌特征与变化情况。结果表明:沉积态试样修复区内的硬度平均值为297 HV0.1,热影响区的硬度值为260 HV0.1,均明显低于硬度值为460 HV0.1的基体。热处理后,修复区与热影响区硬度均明显提高,接近于基体硬度。相比于沉积态试样,局部热处理试样平均硬度增加了159 HV0.1,增加53.5%;真空热处理试样平均硬度增加了168 HV0.1,增加56.6%,略高于局部热处理。沉积态与热处理试样拉伸断口均为典型的韧性穿晶断裂,两种热处理方式下拉伸断口的韧窝尺寸变化不大。试验表明局部热处理和真空热处理都可达到提高拉伸性能的目的。

激光沉积修复TA15钛合金微观组织及力学性能

采用激光沉积修复技术对两种误加工缺陷的TA15钛合金锻件进行修复实验,研究固溶时效热处理对修复试样显微组织和室温拉伸性能的影响。结果表明:退火态整个热影响区呈现了基体的双态组织到激光修复区网篮组织的渐变,修复区有粗大的原始柱状β晶粒,晶粒内有细小的α/β片层组织;固溶时效后,高温β相发生马氏体转变,得到了初生α相和六方马氏体α′两种组织,部分晶界破碎球化消失,在破碎的晶界上可见大量的α′集束。退火态修复试样的强度均高于锻件基体,而塑性则低于锻件基体;固溶时效态槽修复和体修复试样抗拉强度较退火态均有明显提高。

感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响

利用6 k W光纤激光器的激光沉积修复系统和电磁感应加热设备,采用TA15钛合金粉末在基板未预热和预热到200℃、400℃时分别进行激光沉积修复实验。利用光学显微镜、显微硬度计、压痕法应力测试仪对激光沉积修复试样的显微组织、显微硬度、残余应力进行测试分析,得到不同预热温度对激光沉积修复显微组织、显微硬度、残余应力的影响规律。结果表明:随着感应预热温度的升高,片层α组织变得粗大,初生α相生长更加充分;组织分布均匀化,显微硬度轻微降低;残余应力明显减小。为感应加热辅助激光沉积修复提供指导依据。

激光沉积修复BT20钛合金成形特性及其组织

采用激光沉积修复方法对BT20钛合金锻件误加工和服役造成的损伤进行修复,观察成形件宏观形貌特点,分析宏观形貌影响因素。使用光学显微镜观察试件内部组织特点,指出内部组织形成原因;对沉积过程中缺陷特点以及产生的原因进行说明,并给出减少缺陷的方法。

激光沉积修复GH536/GH738合金的组织及力学性能

采用GH536合金粉末对GH738合金损伤试样进行激光沉积修复试验研究,通过正交试验法优化工艺参数,得到较小熔深、无缺陷的修复试样;测试分析了修复试样的显微组织、室温拉伸性能及显微硬度。结果表明:合金修复区为外延生长的柱状晶组织,修复区边缘柱状晶取向较一致,修复区中心柱状晶出现一定角度转向;合金修复区枝晶干上主要为富含Mo、Cr的M6C碳化物,晶界处出现少量细小的M23C6碳化物。相比于基体,合金热影响区中γ′相数量减少并呈粗化趋势,MC碳化物发生分解。激光沉积修复试样室温抗拉强度为GH738锻件的66.5%,高于GH536锻件强度;断后伸长率分别低于GH738锻件及GH536锻件的;修复区域的显微硬度分别低于GH738基体的显微硬度,高于GH536锻件的显微硬度。

GH738合金激光沉积修复试验研究

通过正交试验研究了激光功率、扫描速度、送粉速度对GH738合金激光沉积修复单道熔高、熔宽、熔深等特征尺寸的影响规律,优化了工艺参数,获得无缺陷显微组织;分析了多道多层沉积试样熔合不良、裂纹等缺陷产生的原因及组织、硬度分布特点。结果表明:沉积区呈典型的外延生长柱状枝晶,枝晶间析出少量碳化物;相对于基体,热影响区碳化物明显减少,同时热影响区γ′相尺寸明显增大;沉积区硬度为350~470 HV0.3,热影响区硬度为450~480 HV0.3,均明显低于基体硬度480~510 HV0.3;且沿沉积高度方向硬度逐渐降低。