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。

热输入及热循环对激光沉积修复DZ125裂纹和组织的影响

通过激光沉积DZ125单道多层实验,分析了不同热输入量和多层热循环对沉积试样裂纹形态、分布、扩展方式以及沉积区组织、硬度的影响规律。结果表明:随着热输入量的增大,低熔点共晶数量增多,形成的液化裂纹沿晶扩展且尺寸增大,优化工艺参数降低热输入可防止裂纹产生;随着沉积层数的增加,热累积增大,冷却速率降低,产生的热应力增大,凝固裂纹横纵向均有扩展;通过层间冷却,减小热累积,获得单道多层无裂纹组织;在单道多层沉积试样中,随着层数增加,沉积区第1层碳化物由条状逐渐变圆形,数量减少,第1层的硬度呈缓慢降低趋势。

激光沉积修复单道多层DZ125双级时效热处理组织与性能

通过在DZ125铸造基体上沿纵向进行激光沉积单道多层实验,分析了DZ125沉积态与双级时效热处理试样的组织和性能。结果表明:沉积态修复区组织从底部到顶部分别为平面晶、柱状晶和等轴晶组织,修复区主要为MC碳化物,热影响区因热量的输入,MC分解为M23 C6;与沉积态组织相比,双级时效热处理后,修复区组织形成了新的晶界,部分MC碳化物分解为M6C与M23C6,γ’相尺寸略有增大,为600~800 nm,分布均匀;热影响区碳化物尺寸略有减小,γ’相尺寸增大,呈立方体形状;双级时效热处理修复试样在1000℃下的抗拉强度为516 MPa、屈服强度为386 MPa,可分别达到铸件的89.7%和97.7%,延伸率为13.6%,达到铸件的43.9%;热处理后修复试样的平均硬度为4730 MPa(HV0.3),高于沉积态试样平均硬度4330 MPa(HV0.3),且热处理态与沉积态试样沿修复区、热影响区到基体硬度呈降低趋势。

激光沉积成形分区环形扫描路径生成算法

为减小激光沉积成形层温度梯度及制件残余应力,结合激光沉积成形金属薄壁件结构的特点,进行了分区环形扫描验证性实验,实验结果表明:采用分区环形扫描路径,可有效减小成形件的残余应力。提出了一种分区环形扫描路径生成算法。为避免扫描线过长引起的翘曲变形,结合激光沉积成形扫描线极限长度,提出了一种基于扫描线极限长度阈值内极值点搜索的分区算法,对独立轮廓组进行分区;针对薄壁件壁厚多变的结构特点,依据壁厚判断的扫描方式优选准则,采用中线扫描与环形扫描相结合的算法,生成分区自适应环形扫描路径;同时为避免扫描环间过渡区的过熔覆,采用端点偏置算法实现扫描环间的平滑过渡连接;最后为减小层面温度梯度和制件残余应力,提出一种基于四色定理的分区扫描顺序优化算法。

激光沉积修复TA15/TC17钛合金组织与力学性能

针对TC17钛合金薄壁零部件边缘损伤修复需求,采用TA15钛合金粉末对TC17钛合金损伤试样进行激光沉积修复试验,通过优化工艺参数,获得了较小熔深、无缺陷的修复试样;研究了激光沉积修复试样的显微组织特征、室温拉伸性能及硬度分布。结果表明:TA15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,α片层取向随机;相对于TC17基体,热影响区α片层组织出现了细化现象,长宽比有所降低,但α片层宽度明显减小;修复试样室温抗拉强度达到TC17锻件的90.2%,比TA15锻件高10.6%,断后延伸率为4.3%,略低于TC17和TA15锻件;热影响区的显微硬度略高于基体和修复区,TA15修复区的显微硬度低于TC17基体的硬度,高于TA15锻件硬度。

激光沉积修复TA15/TC17热处理组织与力学性能

研究了不同退火热处理温度对激光沉积修复TA15/TC17钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究表明:TC17基体经退火热处理后双态组织中α片层长度、宽度及长宽比无明显变化。TA15修复区沉积态组织为粗大的原始β柱状晶,晶粒内为α/β网篮组织;当退火温度由610℃,630℃升到650℃后,TA15修复区α片层宽度明显增大,体积分数逐渐减少,长宽比下降,呈短棒状分布。经退火热处理后修复试样抗拉强度与塑性均明显提高,当退火温度为650℃时,抗拉强度最高为1102 MPa,与沉积态相比提高7.1%,达到TC17锻件的98.4%;断后伸长率为13.5%,与沉积态相比明显提高,且高于TC17与TA15锻件标准;退火温度变化对显微硬度影响不大。

激光沉积制造GH4169合金组织性能各向异性研究

研究了激光沉积制造GH4169合金不同方向的显微组织和拉伸性能。结果表明,激光沉积制造GH4169合金试样的显微组织存在各向异性,沉积方向为相对粗大的柱状晶,Laves相分布在枝晶间、沿枝晶生长方向呈连续态,体积分数为5.1%;垂直于沉积方向的截面组织呈等轴状,Laves相弥散分布在晶间,体积分数为4.8%。垂直沉积方向上的室温拉伸性能明显优于沉积方向,不同方向均为韧性断裂。沿沉积高度方向硬度逐渐增大,在同一沉积高度内,试样显微硬度未出现明显差异。