热障涂层高温合金气膜孔电火花加工技术研究

针对现今航空发动机叶片气膜孔传统电火花加工方法存在的生产周期长,ND:YAG激光加工方法加工质量较差的问题,提出基于辅助电极法的气膜孔电火花一次加工成形技术。针对该方法开展了4项关键技术研究,包括热障涂层高温合金数控系统、放电状态辨识系统、脉冲电源和基于模糊控制的伺服控制系统。基于上述技术,研制热障涂层高温合金气膜孔电火花加工控制系统,以实现加工过程中间隙放电状态的准确调节,提高加工效率与加工质量。以φ0.5mm气膜孔加工为例,与常规电火花加工控制系统进行对比试验,验证该技术有效性,研制试验表明,采用自行研制热障涂层高温合金电火花加工控制系统,可提高加工效率达110%,且孔口无微孔隙,交界面无分层微裂纹缺陷,验证试验表明,该系统可有效提高加工效率与加工质量。

不同脉冲激光在带热障涂层高温合金上制孔及热循环后孔组织形貌的变化

采用毫秒激光和超快激光在带热障涂层高温合金上加工气膜孔,然后对制孔试样进行热循环试验,对比研究了两种脉冲激光对热障涂层及金属基体孔壁形貌的影响,分析了小孔热循环后组织形貌的变化。初步试验结果表明:采用毫秒激光在带热障涂层的高温合金试样上制孔,孔边缘陶瓷涂层易出现掉块现象,且黏结层和金属基体会产生再铸层;而皮秒激光制孔边缘组织与远离孔边缘组织无明显变化,陶瓷涂层、黏结层以及金属基体均无再铸层和微裂纹形成。制孔试样经450次热循环后,孔周围陶瓷涂层组织均未见明显变化,孔边缘黏结层与远离孔边缘处的组织发生明显改变。毫秒激光制孔孔边缘金属基体再铸层组织区域厚度增加,而皮秒激光制孔孔边缘金属基体层也出现了与远离孔边缘组织不同的扩散区域。毫秒激光制孔试样热循环后,孔边缘黏结层与陶瓷涂层之间的TGO层出现微裂纹;而皮秒激光制孔边缘热循环后,黏结层与陶瓷涂层之间未出现微裂纹。