钛合金激光修复工艺研究

论文摘要

激光修复技术是在20世纪80年代末期出现的激光熔覆技术基础上发展起来的一项先进制造技术,它是利用高能激光束局部熔化零件表面形成熔池,同时将金属合金粉末同步送入熔池而形成与基体金属冶金结合的熔覆层,赋予零部件耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳等性能。该技术融合了激光技术、材料科学、数控加工、CAD/CAM技术、光电检测技术、机构设计技术、优化设计和系统仿真等相关领域的关键技术,是一门全新的光、机、电、计算机、自动化、材料综合交叉的制造技术。它的出现给机电设备的再制造带来了全新的理念,解决了很多传统再制造技术无法解决的难题,极大地带动和促进了再制造产业的发展,具有广阔的应用前景,产生了巨大的经济、社会和环境效益。目前,国内外钛合金激光修复技术的研究尚不成熟,研究还没有形成系统化,仍然有很多关键技术需要进行深入细致的研究。本文系统地研究了钛合金激光修复工艺,在对各项关键技术知识点分析和理论研究的基础上,给出了关键技术的实施路线和解决方案,为激光修复技术的工艺试验和工业化应用提供了理论依据和技术支持。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钛合金简介
• 1.2 钛合金激光修复概述
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 钛合金激光修复系统设计
• 2.1 激光器
• 2 气体激光器'>2.1.1 CO₂气体激光器
• 2.1.2 Nd:YAG 激光器
• 2.1.3 准分子激光器
• 2.1.4 光纤激光器
• 2.1.5 激光器的选择
• 2.2 冷却系统
• 2.3 惰性气体保护装置
• 2.4 送粉装置
• 2.5 导光路
• 第三章 钛合金激光修复工艺优化工艺研究
• 3.1 工艺参数对激光熔凝层质量的影响
• 3.1.1 激光功率对熔凝层的影响
• 3.1.2 离焦量对熔凝层的影响
• 3.1.3 扫描速度对熔凝层的影响
• 3.2 激光功率对熔覆层质量的影响
• 3.3 离焦量和粉末焦点位置对熔覆层质量的影响
• 3.4 扫描速度对熔覆层质量的影响
• 3.5 送粉率对熔覆层质量的影响
• 3.6 预热温度对熔覆层质量的影响
• 3.7 Z 轴设定增量对熔覆层质量的影响
• 3.8 水平搭接率对熔覆层质量的影响
• 3.9 工艺参数综合评价
• 3.9.1 工艺参数对成形件宏观质量的影响规律概括
• 3.9.2 工艺参数组合的评价与选取
• 3.10 钛合金激光修复试样的制备
• 第四章 钛合金激光修复样件显微组织分析
• 4.1 涂层中TIC 的形态特征
• 4.1.1 Ti-C 二元相图分析
• 4.1.2 TiC 的形态特征
• 4.2 耐磨钛基梯度涂层组织与成分分析
• 4.2.1 修复层宏观形貌
• 4.2.2 梯度涂层组织及物相分析
• 4.3 梯度涂层元素连续分布
• 4.4 耐磨钛基梯度涂层的显微硬度
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢