激光熔覆技術(shù)在表面修復(fù)中的應(yīng)用詳述

　　本文綜述了激光熔覆技術(shù)在表面修復(fù)中的應(yīng)用，概括了國(guó)內(nèi)外激光修復(fù)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(duì)激光熔覆在表面修復(fù)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

　　激光熔覆轉(zhuǎn)子葉片的修復(fù)

　　激光熔覆轉(zhuǎn)子葉片又稱動(dòng)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(shí)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(dòng)力和振動(dòng)載荷，還要承受環(huán)境介質(zhì)的腐蝕與氧化，以及高速運(yùn)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(dòng)機(jī)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(duì)材料性能的要求也大大的提高，同時(shí)提高了材料的經(jīng)濟(jì)成本，也為其做修復(fù)帶來廣闊的市場(chǎng)。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(fù)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(dòng)機(jī)葉片的修復(fù)，目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)，同時(shí)，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(zhǎng)。因此國(guó)內(nèi)外對(duì)激光熔覆技術(shù)修復(fù)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(shí)，對(duì)激光熔覆技術(shù)與堆焊、TIG焊和等離子體熔覆進(jìn)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(shí)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(guó)FraumhoferILT研究所對(duì)Ti-6Al-4V和Ti-17葉片進(jìn)行了激光修復(fù)并取得了成功。L.Sexton等人采用Inconel625和Rene142鎳基高溫合金進(jìn)行激光熔覆修復(fù)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(yàn)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(duì)RB211飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)鎳基高溫合金葉片的修復(fù)，并且獲得了很好的效果。

　　汽輪機(jī)葉片的修復(fù)

　　汽輪機(jī)葉片在電力工業(yè)中將高溫高壓氣體的線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成汽輪機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。汽輪機(jī)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(fù)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(fù)再利用的。