K438鎳基高溫合金激光熔覆修復(fù)組織與性能研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：TG456.9學(xué)號：130085204052南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位研究生）K438K438鎳基高溫合金激光熔覆修復(fù)鎳基高溫合金激光熔覆修復(fù)組織與性能研究組織與性能研究碩士研究生：任心澈導(dǎo)師：材料工程申請學(xué)位級別：熊震宇教授學(xué)科、專業(yè)：材料工程所在單位：航空制造工程學(xué)院答辯日期：2016年06月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要本文針對K438鎳基高溫合金精鑄件在鑄造和使用過程中易出現(xiàn)缺陷

2、，需要修復(fù)的問題，以Ni60粉末作為修復(fù)填充材料，采用激光熔覆的方式對K438鎳基高溫合金進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，分別對單道、單層多道以及多層多道激光熔覆修復(fù)進(jìn)行了工藝研究，并針對該合金在激光熔覆修復(fù)中的宏觀形貌、顯微組織及力學(xué)性能進(jìn)行了分析。采用光學(xué)金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）以及能譜儀（EDS）等分析測試手段觀察了工藝條件發(fā)生變化時激光熔覆修復(fù)組織的凝固特征，并對其顯微硬度、微區(qū)殘余應(yīng)力以及磨損性能等力

3、學(xué)性能進(jìn)行測試，探討了其磨損機(jī)理。工藝試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，提高激光功率，降低掃描速率或者降低粉末供給速度，都有助于提高熔覆層的熔深、熔寬和接觸角，降低熔高。粉末供給速度與熔深和熔寬的關(guān)系不大，熔覆時過大或過小的掃描間距都會使表面不平整。熱輸入與熔覆層出現(xiàn)裂紋的關(guān)系較大，激光功率偏大、掃描速率或粉末供給速度偏小以及掃描間距偏小，都會造成熱輸入的偏大，從而令熔覆層出現(xiàn)裂紋。掃描路徑與熔覆層質(zhì)量的關(guān)系不大。得到較好的熔覆修復(fù)參數(shù)：功率P=1200W

4、，掃描速度VS=5mms，粉末供給速度VF=0.7gs，掃描間距DS=1.8mm，此參數(shù)下可以獲得成形良好，無缺陷的熔覆修復(fù)組織。顯微組織分析表明，溫度梯度G和熔池凝固速率R對熔覆層的結(jié)晶形態(tài)有較密切的關(guān)系，從與底部交界處到表面，GR的值減小，組織依次由柱狀晶轉(zhuǎn)化為等軸晶。熱輸入與K438合金的開裂的關(guān)系密切，合金中的裂紋為液化裂紋，主要原因是由于MC碳化物、γγ’共晶以及γ’沉淀相等低熔共晶物在晶界的液化。力學(xué)性能研究表明，修復(fù)組織的

5、硬度相較于基材有較大提高，減小熱輸入有利于顯微硬度的提高。道間搭接部分殘余應(yīng)力較高，可達(dá)500MPa左右，而道內(nèi)未搭接部分殘余應(yīng)力較低，只有大約50~200MPa。K438鎳基高溫合金基材的磨損方式包括磨粒磨損、粘著磨損和氧化磨損三種磨損方式同時存在，熔覆層的磨損類型主要為粘著磨損。熔覆層的耐磨性與平均顯微硬度有著極高的相關(guān)性，熔覆層的抗磨損能力相較于K438基材有了顯著提高，提高掃描間距，會使其平均摩擦系數(shù)提高，從而使磨損率有一定的上