裂紋尖端的激光修復(fù)實驗研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)和工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，零部件的服役工作環(huán)境變得越來越趨于復(fù)雜化，同時零部件需要滿足的性能要求也越來越高，因此在這種條件下零件的報廢率大大增加。然而，在零部件整體性能滿足工況的條件下，僅含有微小裂紋缺陷的零部件是可以被修復(fù)的。如果能對含有微小裂紋而致使報廢的零部件進行修復(fù)，不僅能夠挽回巨大的經(jīng)濟和時間損失，還可以提高資源的利用率。激光修復(fù)技術(shù)利用激光高能量密度使添加材料與待修復(fù)的基體材料產(chǎn)生快速熔凝，從而發(fā)生冶金結(jié)合，來達到修

2、復(fù)裂紋缺陷以及止裂的目的。由于304不銹鋼具有優(yōu)異的強度和力學(xué)性能，其常用于生產(chǎn)各種設(shè)備及元件，因此應(yīng)用激光修復(fù)技術(shù)對304不銹鋼零部件進行修復(fù)具有重要的應(yīng)用意義。
　　本文以304不銹鋼的緊湊拉伸試件為研究對象，利用5 kW橫流CO2激光器，在裂紋尖端進行了多種納米粉末的激光修復(fù)實驗研究。結(jié)果表明，單因素納米WC粉末在激光修復(fù)實驗中的合適添加量大約為5wt.%。此時在相應(yīng)的載荷階段，修復(fù)試件的斷裂性能比未處理試件的提高了10%~

3、30%；微觀組織中修復(fù)層與原基體發(fā)生了冶金結(jié)合，修復(fù)層中的晶粒表現(xiàn)為性能較好的等軸晶，部分未溶解的納米WC顆粒均勻的分布在修復(fù)層中。單因素實驗中納米Al2O3粉末的質(zhì)量分數(shù)添加量為1wt.%時，試件表現(xiàn)出了良好的斷裂性能；修復(fù)層與原基體的結(jié)合面無裂紋孔隙產(chǎn)生，修復(fù)層中組織致密且存在形狀近似球形的含有納米Al2O3粒子的顆粒彌散分布在微細晶粒之間。
　　最后根據(jù)正交試驗原理，利用多種微納米粉末同時對裂紋尖端進行了激光修復(fù)實驗。當復(fù)合