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激光熔覆技术在飞机上的应用

发布时间:2019-06-25 09:22:57   浏览次数:


激光由于其高方向性,亮度,单色性和相干性而被广泛应用于许多领域。随着功率密度和加热时间的不同,激光可以实现不同的加工目的,如表面热处理,表面重熔,合金化,包覆,焊接,切割,冲压,表面冲击强化等。激光加工表面改性技术已应用在飞机结构和航空发动机制造领域。我国使用激光熔覆技术熔铸航空发动机涡轮叶片冠部、涡轮导向器,成功恢复了损伤件的形状、尺寸和性能。近些年来,随着新机的快速装备,钛合金和复合材料已成为我军现役飞机的主要结构材料,它也必将在飞机结构修理领域扮演重要角色。金密激光有限公司也致力于激光熔覆设备的研发。

激光表面重熔技术

应用比激光表面淬火更高的激光功率密度照射金属表面会使表层金属熔化,光斑移动后,基体金属吸热使熔池内金属液体迅速固化,形成强烈激冷的具有极细晶粒和过饱和固溶体显微组织,由于细晶强化和固溶强化的作用,可以明显提高材料表面的硬度、耐磨性。研究表明,通过重熔,铝合金的硬度可以提高30%~100%,这是工艺最简单的激光加工技术,但是强化的幅度有限。对于承受交变载荷的飞机结构铝合金型材、板材,激光重熔后必然存在的过热层的疲劳品质是决定结构使用寿命的关键,因此,在进入工程应用前须以试验验证激光重熔对材料疲劳性能的影响。

 

激光表面熔覆技术

激光表面包层是金属基材表面上的金属,合金或陶瓷粉末的预涂层。在激光重熔过程中,控制能量输入参数以在加入层完全熔化后使基板和基板冶金组合微熔化,从而获得具有所需性能的外部包层。

与激光表面合金化相比,该工艺避免了基板的过度熔化并且保持了包层中材料的性质和功能。该方法于1981年成功应用于大型客机发动机涡轮叶片,受到广泛关注,成为国内外激光表面改性的研究热点之一。铝合金材料硬度低,在其表面包层硬质耐磨层尤为显着。然而,难点在于铝合金具有高导热率和低熔点。然而,包覆层的熔点通常远高于铝合金基体的熔点,因此难以形成具有低稀释度和稳定性能的合金层。已经证明,通过严格控制激光工艺参数,可以实现需要功能和特性的合金表面层。丰田已将发动机气门座椅从原来的马赛克结构改为直接覆层,使阀座的耐磨性,润滑性,导热性等大大提高。在国外,激光熔覆不仅用于表面改性,还用于机械部件的修复。对于机械零件的表面磨损和腐蚀损坏,可以通过激光多层包层恢复尺寸和形状。

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