1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室 辽宁 沈阳 110136
2 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司焊接技术室 辽宁 沈阳 110043
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 显微组织 拉伸性能 显微硬度 laser deposition repair TA15 TA15 TC17 TC17 microstructure tensile property microhardness
1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司焊接技术室, 辽宁 沈阳 110043
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。
激光光学 激光沉积成形 分区环形扫描 残余应力 扫描顺序优化 激光与光电子学进展
2019, 56(2): 021601
1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司焊接技术室, 辽宁 沈阳 110043
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。
激光沉积制造 GH4169合金 各向异性 显微组织 拉伸性能 laser deposition manufacturing GH4169 alloy anisotropy microstructure tensile properties
1 沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司焊接研究所, 辽宁 沈阳 110043
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。
激光沉积修复 工艺参数 特征尺寸 缺陷 硬度 laser deposition repair process parameters feature size defects microhardness 红外与激光工程
2018, 47(7): 0706002
1 沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司焊接研究所, 辽宁 沈阳 110043
采用有限元方法模拟研究了基体预热下多道多层激光沉积修复GH4169合金温度场和残余应力的分布及变化规律。结果表明, 基体经300 ℃预热后, 修复区温度梯度明显减小; Von Mises 热应力最大降幅为13.2%, x方向热应力最大降幅为12.9%, y方向热应力最大降幅为20.1%。进行了在相同条件下激光沉积修复试验和应力测试, 残余应力模拟结果与测试结果最大误差为8.6%, 表明模拟与测试结果是基本吻合的。
激光沉积修复 局部预热 温度梯度 热应力 laser deposition repair GH4169 GH4169 local preheating temperature gradient thermal stress
1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室， 辽宁 沈阳 110136
2 沈阳工业大学机械工程学院， 辽宁 沈阳 110870
3 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司焊接研究所， 辽宁 沈阳 110043
研究了不同基体厚度和扫描方式对激光沉积修复(LDR)GH4169合金修复件的残余应力、微观组织及拉伸性能的影响。结果表明，基体厚度越小，即修复体厚度越大，残余应力和枝晶间析出的Laves相体积分数就越大，室温抗拉强度和断后伸长率则越小。试验表明，短边扫描有利于提高激光沉积修复GH4169合金的室温拉伸性能。
激光技术 激光沉积修复 GH4169合金 扫描方式 显微组织 拉伸性能 中国激光
2016, 43(10): 1002002
1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 中国航空工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司焊接研究所, 辽宁 沈阳 110043
3 沈阳工业大学机械工程学院, 辽宁 沈阳 110870
研究了基体预热对激光沉积修复GH4169合金试样的残余应力、组织和拉伸性能的影响。结果表明,基体预热至300 ℃的GH4169合金试样，残余应力x向分力σx的平均降幅为59.4 MPa，降低了11.7 %。残余应力y向分力σy的平均降幅为189.7 MPa，降低了44.6 %。沉积层枝晶间析出Laves相呈现颗粒状的碎化现象。抗拉强度和屈服强度与未预热的修复试样基本一致，断后伸长率为12.3%，提高了近一倍，达到锻件标准。试验表明基体预热可有效提高激光沉积修复GH4169合金的室温拉伸性能。
激光技术 激光沉积修复 GH4169合金 预热 显微组织 拉伸性能
1 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳 110136
2 中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司焊接研究所, 辽宁 沈阳 110043
热处理是改善激光沉积修复GH4169合金力学性能的重要手段。研究了不同热处理方式和时效热处理温度对激光沉积修复GH4169合金高温拉伸性能的影响规律，结果表明：采用局部热处理和真空热处理方式对修复试样进行直接时效热处理后，试样显微组织与沉积态基本一致，枝晶间Laves相少量熔解；真空热处理后试样的高温抗拉强度和屈服强度略高，达到锻件标准Q/3B 548-1996(高强)的86%和95%，断后伸长率略有下降。在提高时效热处理温度后，Laves脆性相进一步轻微熔解，修复试样的高温抗拉强度与屈服强度有所提高，达到锻件标准的92%和98%。
激光光学 激光沉积修复 GH4169合金 热处理 显微组织 高温拉伸性能
