GH4169合金激光熔化沉积修复研究

【摘要】GH4169合金是一种镍-铁基高温合金,在-253～650℃之间具有优良的综合性能,是温度在650℃以下强度最高的高温合金之一,广泛应用于航空、航天、航海、核工业、石油工业等领域。但是GH4169合金结构件在加工和服役过程中难免出现损坏,直接报废会增加生产和经营成本,破损GH4169合金结构件的修复就成为很有意义的研究课题。激光熔化沉积修复技术由于严格控制了热输入,使零件本体的变形小；修复层组织细小、致密,与基体形成完全的冶金结合；基体热影响区小,修复区及修复界面具有良好的综合性能。这些优点使得激光熔化沉积技术在零件修复中获得了广泛应用。C02激光器和YAG激光器作为目前最常用的激光器,在医疗、切割、焊接、热处理、立体成形、表面熔覆等领域得到了广泛的应用。本研究针对不同的修复需要,采用激光熔化沉积的方法在基体上制备出修复层,研究了C02和YAG激光熔化沉积修复工艺参数对修复层几何尺寸的影响规律,以及工艺参数和热处理制度对修复件显微组织和力学性能的影响。得到的主要结论如下：(1)通过研究不同工艺参数下C02激光熔化沉积单道修复层的截面形貌,发现在保证熔化沉积几何尺寸的基础上,采用较小功率和较大扫描速度可以减小热影响区,载气流量宜取5L/min。(2)通过研究不同工艺参数下YAG激光熔化沉积修复多道搭接层的截面形貌,发现脉宽对修复层的形貌基本无影响,搭接量宜取0.8nm；获得两组修复层表面形状较好的工艺参数,分别为：电流240A、送粉速率1.36g/min、搭接量0.8mm、脉宽2.5～3.5ms；电流280A、送粉速率2.26g/min、搭接量0.8nm、脉宽2.5-3.5ms。(3)CO2和YAG激光熔化沉积修复试样的修复区致密无缺陷,无显微裂纹,均为柱状枝晶组织；CO2激光熔化沉积修复试样的基体热影响区深度较大,发生再结晶；YAG激光熔化沉积的修复组织更细密,基体影响区深度较小,发生晶界重熔。(4)CO2激光熔化沉积修复试样经过热处理后,伸长率达到锻态合金标准水平,STA态试样抗拉强度最高,为1078MPa,达到锻态合金标准的84.5%,其薄弱部位是修复区；YAG激光熔化沉积修复试样经过热处理后,DA态试样的抗拉强度最高,为1223MPa,达到锻态合金标准的95.8%,屈服强度超过锻态合金标准水平,HSTA态试样伸长率最高,达到铸态合金标准水平,其薄弱部位是热影响区。
【作者】刘彦涛；
【导师】张永忠；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】激光熔化沉积修复；GH4169合金；显微组织；拉伸性能；

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