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| 激光熔覆裂纹的形成机理及控制方法 |
| 于承雪1，景财年1，李怀学2 |
1.山东建筑大学材料科学与工程学院
2.北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室 |
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摘要 激光熔覆技术是利用激光辐射使熔覆材料和基体表面同时熔化并快速凝固、从而显著改善基体材料物理性能的一种新工艺方法。但激光熔覆工艺的选择不当则会使熔覆层产生裂纹、气孔、未熔合等,从而影响熔覆制件的综合性能。本文研究了激光熔覆裂纹的种类以及熔覆层的应力类型，分析了裂纹产生的机理，指出材料间热膨胀系数、弹性模量的明显差别及激光熔池区域的温度梯度所决定的热应力是熔覆层裂纹形成的根源。并从熔覆材料和基体材料的合理选择、成形工艺参数的合理设计及热处理等方面，阐述了熔覆裂纹的影响因素和控制方法。
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| 关键词 ：
激光熔覆,
裂纹,
应力,
形成机理
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[1] 吴培桂, 张光钧.激光多层熔覆技术的研究现状及发展.上海工程技术大学学报, 2009, 23（4）: 374-378.
[2] 邱星武, 李刚, 邱玲.激光熔覆技术的发展现状.热处理技术与装备, 2009, 30（6）: 6-8.
[3] 黄卫东, 林鑫.激光立体成形高性能金属零件研究进展.中国材料进展, 2010, 29（6）: 12-27.
[4] 陈静, 杨海欧, 李延民, 等.激光快速成形过程中熔覆层的两种开裂行为及其机理研究.应用激光, 2002, 22（3）: 300-304.
[5] 陈静, 林鑫, 王涛, 等.316L不锈钢激光快速成形过程中熔覆层的热裂机理.稀有金属材料与工程, 2003, 32（3）: 183-186.
[6] Liu Q B, Zhu W D,Chen J. A method of improving laser cladding Fe-based alloy coating on high temperature alloy. Journal of Gui zhou University of Technology, 2000, 29（5）: 56~59.
[7] 刘其斌, 李绍杰.航空发动机叶片铸造缺陷激光熔覆修复的研究.金属热处理, 2006, 31（3）: 52~55.
[8] Grezevan, Safonovan. Cracking and microstructure of laser deposited chromium-boron-nickle alloy. Welding International, 1987, 22（1）: 50.
[9] Song W L, Zhu P D, Gan C H， et al. Effects of crystallizing orientation on crack direction and cracking sensitivity in laser clad layers. Chinese Journal of Lasers, 1995, 22（4）: 309~312.
[10] 晁明举, 袁斌, 赵栋, 等. MgO对镍基碳化钨激光熔覆层组织和耐磨性的影响.应用激光, 2002, 22（2）: 127-131.
[11] 王东升, 于志青, 晁明举, 等.V2O5和工艺参数对镍基合金激光熔覆层裂纹敏感性的影响.激光杂志, 2005, 26（6）: 81-82.
[12] 王清波, 窦新旺, 晁明举, 等.Mo对高硬度镍基合金激光熔覆组织和耐磨性的影响.应用激光, 2005, 25（2）: 97-100.
[13] Chen Ch Zh, Lei T， Q H， et al. Problems and the improving measures in laser remelting of plasma sprayed ceramic coatings. Materials Science and Technology, 2002, 10（4）: 431~435.
[14] 邓迟, 王勇.稀土对激光熔覆生物陶瓷涂层纵截面组织形貌的影响.表面技术, 2006, 35（2）: 31~33.
[15] 晁明举, 杨坤, 袁斌, 等.ln2O3对Ni60激光熔覆层的影响.焊接学报, 2005,26（8）: 27-30.
[16] 赵高敏, 王昆林, 李传刚.La2O3对激光熔覆Fe基合金熔覆层显微组织的影响.金属热处理, 2004, 29（4）: 9-13.
[17] 梁二军, 杜利平, 陈长青.CeO2Y2O3和MgO对镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层裂纹及组织的影响.应用激光, 2001, 21（6）: 385-388.
[18] 马运哲, 董世运, 徐滨士，等.CeO2对激光熔覆Ni基合金涂层组织与性能的影响.中国表面工程, 2006, 19（1）: 7-11.
[19] 丁阳喜, 欧阳志明.激光熔覆层裂纹的影响因素.材料研究与应用, 2008, 2（3）: 211-214.
[20] 杨宁, 杨帆.激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响.热处理技术与装备, 2010,31（4）: 17-19.
[21] 宋建丽, 邓琦林, 陈畅源, 等. 宽带激光熔覆高硬度火焰喷涂层组织和裂纹行为.机械工程学报, 2006, 42（12）: 169- 174.
[22] 梁志宏, 马恩波.激光熔覆成形预热基板设计及试验研究.机械设计与制造, 2009,7: 54-56.
[23] Zhao X M, Chen J, Lin X, et al. The Effect of hot isostatic pressing on crack healing, microstructure, mechanical properties of rene88dt superalloy prepared by laser solid forming. Materials Science and Engineering A, 2009, 504: 129-134.
[24] 毛怀东, 张大卫, 刘泽福. 激光熔覆层网状添加物对裂纹控制的影响. 天津大学学报, 2008, 41（5）: 553-557.
[25] 陈畅源, 邓琦林, 宋建丽.Ni含量及超声振动对激光熔覆中裂纹的影响.南京航空航天大学学报, 2005, 37: 44-47.
[26] 蒙宣伊.送粉式激光熔覆裂纹机理的数值模拟.湖南工程学院学报, 2010, 20（1）: 39-42.
|
| [1] |
姜廷宇，王洋，王鹏，万志城，张全利，苏宏华. TB6 钛合金孔二次挤压残余应力及疲劳寿命仿真研究[J]. 航空制造技术, 2021, 64(9): 77-84. |
| [2] |
史文祥，章文亮，陈明和，谢兰生，王宁. TB8 钛合金复杂外形桨叶前缘蒙皮多步热成形工艺研究[J]. 航空制造技术, 2021, 64(8): 84-91. |
| [3] |
耿培皓，秦国梁. 线性摩擦焊接热力耦合行为及其研究现状[J]. 航空制造技术, 2021, 64(7): 14-27. |
| [4] |
郑国，曹增强，黄新平. 基于电磁加载的孔动态冷挤压强化方法[J]. 航空制造技术, 2021, 64(23/24): 87-93. |
| [5] |
王容，吴奇，熊 克，张含琦. 复合材料基体裂纹光纤光栅非线性超声 Lamb 波检测试验研究[J]. 航空制造技术, 2021, 64(21): 51-56. |
| [6] |
刘适，马飞，褚福舜. 基于 TRIZ 的飞机大型结构件加工适应性装夹设计[J]. 航空制造技术, 2021, 64(21): 90-95. |
| [7] |
胡记，隋欣梦，张林，肇威，张维平. TiN含量对Ti0.8 CoCrFeNiAl0.5高熵合金涂层组织与性能的影响[J]. 航空制造技术, 2021, 64(19): 71-79. |
| [8] |
朱慧宁，马小刚，程海东，陈燕，韩冰. 磁针磁力研磨工艺对发动机涡轮叶片表面质量的试验研究[J]. 航空制造技术, 2021, 64(18): 62-68. |
| [9] |
王旭，李四清，邓雨亭，黄旭. TC17合金热塑性变形的微观组织演变研究[J]. 航空制造技术, 2021, 64(14): 34-39. |
| [10] |
孙辉. TC4 钛合金叶片喷丸数值模拟及喷丸路径规划[J]. 航空制造技术, 2021, 64(14): 95-100. |
| [11] |
朱卫华，王宗园，周金华，路超凡. 面向残余应力控制的高温合金铣削刀具几何参数优化方法[J]. 航空制造技术, 2021, 64(14): 79-86. |
| [12] |
陈健，姚喆赫，姚建华，刘焱. 超声振动辅助激光熔覆技术研究进展综述[J]. 航空制造技术, 2021, 64(12): 36-46. |
| [13] |
刘玉璠，焦俊科，徐子法，欧阳文泰，张咪娜，刘政，昝少平， 张文武. 激光熔覆制备 TiC 增强 Ni-30Fe20Al 复合材料的组织与性能研究[J]. 航空制造技术, 2021, 64(12): 53-60. |
| [14] |
董会，周攀虎，周勇，韩燕，王鹤屿，华万超. 脱粘裂纹形状与尺寸对热障涂层陶瓷层温度场的影响[J]. 航空制造技术, 2021, 64(10): 14-18. |
| [15] |
舒波超，李卫东，黄遐,车志刚. 铝合金材料激光冲击喷丸力学响应有限元建模[J]. 航空制造技术, 2020, 63(3): 59-66. |
|
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2012, 
