基于超聲沖擊的激光快速成形鎳基高溫合金強化技術研究.pdf

1、激光熔覆成形技術(LCF)是基于快速成形技術和激光熔覆技術,直接熔覆成形金屬零件的先進制造技術,能夠節(jié)省制造成本,縮短產品開發(fā)周期,在航空航天、醫(yī)療等領域得到廣泛應用。但激光熔覆成形零件存在著諸多問題,如:組織不均勻、殘余應力較大、成形質量差、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,解決激光熔覆成形零件存在的問題需要對激光熔覆層進行深入研究,通過控制激光熔覆層的微觀組織、成形質量、殘余應力、性能等

2、來實現成形零件性能的提升。
　　超聲沖擊強化技術(UIT)通過在零件表面施加高頻沖擊,使零件發(fā)生塑性變形,從而對材料組織和應力狀態(tài)產生有益的影響,最終零件得到強化。由于超聲沖擊強化技術具有設備輕便、強化效果顯著、工藝適用性強等特點,被廣泛應用于殘余應力消除、金屬表面納米晶層制備、零件修復強化等領域。零件經過超聲沖擊后最顯著的變化是:晶粒細化和殘余應力消除,從而缺陷減少性能得到提升。針對激光熔覆層存在的問題,將超聲沖擊強化技術和激光

3、熔覆成形技術相結合,探索激光熔覆層晶粒細化及殘余應力消除的方法具有重要意義。目前,運用超聲沖擊強化技術對激光熔覆層進行強化處理的研究還未見報道。
　　本文基于超聲沖擊強化技術,以激光熔覆成形鎳基高溫合金為研究對象,進行超聲沖擊強化激光熔覆層工藝研究,分析超聲沖擊對激光熔覆層的強化機理和規(guī)律,主要研究內容有:
　　(1)以位錯理論為基礎,分析超聲沖擊消除激光熔覆層殘余應力、細化熔覆層組織晶粒的機理,為后續(xù)理論和試驗研究提供指導

4、。
　　(2)進行超聲沖擊激光熔覆層應力場數值模擬分析。運用有限元仿真技術,分析激光熔覆應力場形成機理,進一步分析超聲沖擊消除激光熔覆殘余應力機理和規(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研究。主要分析超聲沖擊對激光熔覆層組織形態(tài)和晶粒尺寸的影響規(guī)律,并對激光熔覆層的顯微硬度進行測量分析,為后續(xù)試驗提供指導。
　　(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研究。主要對激光熔覆層