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《贵州大学》 2008年
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报废飞机叶片高温锻压模具激光熔覆修复粉末的研发

李宝增  
【摘要】: 针对激光熔覆修复航空发动机叶片报废高温锻压模具中使用热喷涂粉末开裂敏感性较大的缺点以及在高温(800℃以上)服役环境中,熔覆层容易开裂、脱落的问题,本文基于模具材料4Cr5W2SiV,从材料合金化原理出发,综合考虑了激光熔覆过程中熔化与凝固的特点以及基材与粉末的物理化学特性,研发出了专用于激光熔覆修复报废模具的铁基合金粉末。并对激光熔覆修复用合金粉末的最佳配比以及激光熔覆工艺参数对组织结构与性能的影响进行了研究。 借助OM,SEM和XRD等分析手段,对激光熔覆修复层的组织结构与性能进行了研究,结果表明,当自制铁基熔覆粉末的重量百分比(wt.%)为:0.5C、25Cr、1.0Ni、1.5Si、1.5B、Fe为余量时,获得了无裂纹的熔覆层,熔覆层与基材实现了良好的化学冶金结合。熔覆粉末中造渣元素B的含量应严格控制:当B含量为1.5wt.%时,激光熔覆修复报废模具质量最佳;当B含量低于或高于1.5wt.%时熔覆层表面不平整、有裂纹或孔洞产生。窄带熔覆条件下,固定其它工艺参数,随着扫描速度的增大,熔覆层的平均显微硬度变化较大,P=2.5K W,V=5mm/s,d=3mm,f=300mm时,可以得到组织、硬度较好的熔覆层。但是,由于窄带激光熔覆搭接区太多,导致软化带较多,进而影响使用性能。宽带激光多层熔覆技术是获得较厚熔覆层的良好途径。这种方法对修复大尺寸的失效件非常有利。 宽带激光熔覆修复的最佳工艺参数为:f=315mm,P=3kW,V=3mm/s,d=3mm×15mm。在最佳工艺条件下,熔覆层内组织过渡良好,结合区白亮带组织为平面晶,在熔覆层底部为胞状晶,熔覆层中部至表面的组织是从树枝晶+柱状晶到等轴晶;熔覆层稀释率小于10%,可以保证所配粉末的原有性能;熔覆层内除了基体相α—Fe外,还有一定量的非晶合相Fe_5C_2、Fe_2B、FeSi与金属间化合物Ni-Cr-Fe、Fe-Cr、Fe-Ni等,保证了熔覆层有良好的硬度,耐磨性能。熔覆层的硬度分布为最表层比较低,由表及里约0.3mm处,硬度明显升高;在0.3mm~0.9mm区域,硬度变化趋于平缓,在热影响区显微硬度最高达到了810HV0.2,在接近基材处,硬度明显下降。熔覆层的耐磨性能是基材的1.5倍。
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TF123.71;TG315.2

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