激光熔覆技術(shù)在表面修復中的應(yīng)用詳述

　　本文綜述了激光熔覆技術(shù)在表面修復中的應(yīng)用，概括了國內(nèi)外激光修復技術(shù)在不同零件和不同的失效情況上的研究發(fā)展，并對激光熔覆在表面修復中的應(yīng)用前景進行了展望。

　　激光熔覆轉(zhuǎn)子葉片的修復

　　激光熔覆轉(zhuǎn)子葉片又稱動葉，是隨同轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的葉片，通過葉片的高速旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)氣流與轉(zhuǎn)子間的能量轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)子葉片承受很大的質(zhì)量慣性力、較大的氣動力和振動載荷，還要承受環(huán)境介質(zhì)的腐蝕與氧化，以及高速運行微小粒子的沖蝕，但加工比較困難，渦輪轉(zhuǎn)子葉片還要在高溫狀態(tài)下工作。轉(zhuǎn)子葉片是直接影響發(fā)動機性能、可靠性和壽命的關(guān)鍵零件，并且其工作條件十分惡劣容易損壞，所以對材料性能的要求也大大的提高，同時提高了材料的經(jīng)濟成本，也為其做修復帶來廣闊的市場。激光熔覆工藝在轉(zhuǎn)子葉片上的應(yīng)用已經(jīng)的到了很好的研究，這也為其在修復方面的應(yīng)用提供了有利的前提。

　　激光熔覆技術(shù)航空發(fā)動機葉片的修復，目前航空發(fā)動機葉片大都采用鑄造鎳基高溫合金和定向凝固鎳基高溫合金來制造。鑄造鎳基高溫葉片和定向凝固葉片在生產(chǎn)過程中可能存在局部缺陷，如現(xiàn)縮松、縮孔等鑄造缺陷。

　　激光熔覆技術(shù)具有局部加熱和低熱輸入量等優(yōu)點，同時，激光熔覆技術(shù)超高的溫度梯度有利于材料的定向凝固生長。因此國內(nèi)外對激光熔覆技術(shù)修復高附加值的葉片開展了廣泛的研究并在工業(yè)上已成功應(yīng)用。同時，對激光熔覆技術(shù)與堆焊、TIG焊和等離子體熔覆進行了比較研究。DavidW.Gandy等人的研究工作指出，在優(yōu)化激光工藝條件下，實現(xiàn)了IN-738基體上激光熔覆逐層沉積IN-939，獲得了質(zhì)量良好的沉積層。

　　德國FraumhoferILT研究所對Ti-6Al-4V和Ti-17葉片進行了激光修復并取得了成功。L.Sexton等人采用Inconel625和Rene142鎳基高溫合金進行激光熔覆修復葉片，指出激光熔覆層比TIG涂層具有較小的熱影響區(qū)和稀釋率，良好的微觀組織、較高的硬度和較低的氣孔率。L.shepeleva等通過試驗比較了葉片激光熔覆層和等離子體熔覆層的優(yōu)劣，指出激光熔覆層比等離子體熔覆層有更高的硬度，無裂紋和氣孔，良好的結(jié)合界面。1981年Rolls-Royce公司對RB211飛機發(fā)動機高壓葉片連鎖。GE公司已將激光熔覆技術(shù)用于航空發(fā)動機鎳基高溫合金葉片的修復，并且獲得了很好的效果。

　　汽輪機葉片的修復

　　汽輪機葉片在電力工業(yè)中將高溫高壓氣體的線性運動轉(zhuǎn)變成汽輪機軸的轉(zhuǎn)動。汽輪機葉片的失效形式主要有兩種：一種是葉片斷裂，主要發(fā)生在葉片的根部，這種失效是不可修復的；另一種失效形式是氣蝕，主要是發(fā)生在葉片頂端面或根部，氣蝕損傷的葉片是可以修復再利用的。