基于超聲沖擊的激光快速成形鎳基高溫合金強(qiáng)化技術(shù)研究.pdf

1、激光熔覆成形技術(shù)(LCF)是基于快速成形技術(shù)和激光熔覆技術(shù),直接熔覆成形金屬零件的先進(jìn)制造技術(shù),能夠節(jié)省制造成本,縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,在航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但激光熔覆成形零件存在著諸多問題,如:組織不均勻、殘余應(yīng)力較大、成形質(zhì)量差、性能不足等,這些因素直接影響零件的正常使用。激光熔覆層是激光熔覆成形零件的基礎(chǔ),解決激光熔覆成形零件存在的問題需要對(duì)激光熔覆層進(jìn)行深入研究,通過控制激光熔覆層的微觀組織、成形質(zhì)量、殘余應(yīng)力、性能等

2、來(lái)實(shí)現(xiàn)成形零件性能的提升。
　　超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)(UIT)通過在零件表面施加高頻沖擊,使零件發(fā)生塑性變形,從而對(duì)材料組織和應(yīng)力狀態(tài)產(chǎn)生有益的影響,最終零件得到強(qiáng)化。由于超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)具有設(shè)備輕便、強(qiáng)化效果顯著、工藝適用性強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于殘余應(yīng)力消除、金屬表面納米晶層制備、零件修復(fù)強(qiáng)化等領(lǐng)域。零件經(jīng)過超聲沖擊后最顯著的變化是:晶粒細(xì)化和殘余應(yīng)力消除,從而缺陷減少性能得到提升。針對(duì)激光熔覆層存在的問題,將超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)和激光

3、熔覆成形技術(shù)相結(jié)合,探索激光熔覆層晶粒細(xì)化及殘余應(yīng)力消除的方法具有重要意義。目前,運(yùn)用超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù)對(duì)激光熔覆層進(jìn)行強(qiáng)化處理的研究還未見報(bào)道。
　　本文基于超聲沖擊強(qiáng)化技術(shù),以激光熔覆成形鎳基高溫合金為研究對(duì)象,進(jìn)行超聲沖擊強(qiáng)化激光熔覆層工藝研究,分析超聲沖擊對(duì)激光熔覆層的強(qiáng)化機(jī)理和規(guī)律,主要研究?jī)?nèi)容有:
　　(1)以位錯(cuò)理論為基礎(chǔ),分析超聲沖擊消除激光熔覆層殘余應(yīng)力、細(xì)化熔覆層組織晶粒的機(jī)理,為后續(xù)理論和試驗(yàn)研究提供指導(dǎo)

4、。
　　(2)進(jìn)行超聲沖擊激光熔覆層應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬分析。運(yùn)用有限元仿真技術(shù),分析激光熔覆應(yīng)力場(chǎng)形成機(jī)理,進(jìn)一步分析超聲沖擊消除激光熔覆殘余應(yīng)力機(jī)理和規(guī)律。
　　(3)開展超聲沖擊單道鎳基高溫合金激光熔覆層的工藝試驗(yàn)研究。主要分析超聲沖擊對(duì)激光熔覆層組織形態(tài)和晶粒尺寸的影響規(guī)律,并對(duì)激光熔覆層的顯微硬度進(jìn)行測(cè)量分析,為后續(xù)試驗(yàn)提供指導(dǎo)。
　　(4)開展超聲沖擊多層多道鎳基高溫合金激光熔覆層的工藝試驗(yàn)研究。主要對(duì)激光熔覆層