|
025-8675 6108(24h接听

Case introduction

案例详情

行业应用
单晶叶片修复

单晶叶片修复

目前辉锐已在单晶激光修复领域展开了一系列的研究。为控制单晶或定向结晶的关键工艺参数是控制熔池的冷却速度和温度梯度,其中冷却速度决定了熔池的形状,温度梯度决定了熔池凝固时的结晶生长方向。这两项工艺参数都可以通过熔池监控手段和图像处理的方法实时进行捕捉和测量。
0.00
0.00
  
目前辉锐已在单晶激光修复领域展开了一系列的研究。为控制单晶或定向结晶的关键工艺参数是控制熔池的冷却速度和温度梯度,其中冷却速度决定了熔池的形状,温度梯度决定了熔池凝固时的结晶生长方向。这两项工艺参数都可以通过熔池监控手段和图像处理的方法实时进行捕捉和测量。

    随着航空工业对于航空发动机性能和推重比要求的不断提高,航空发动机热端部件的工作温度进一步上升,对合金的性能要求越来越高,镍基高温合金逐步向高温性能更好的单晶发展,如Rene N5、CMSX-4、DD432等,目前已发展到第五代镍基单晶高温合金,每一代高温合金的工作温度大约比上一代提高25°C。伴随材料发展而来的是对制造工艺的挑战,如何利用直接金属沉积技术实现单晶零件的修复与直接成型,逐渐成为研究热点,而如何在修复成型的过程中,保证其单晶的属性,避免杂晶的生成,是最大的挑战。采用激光熔覆技术可以达到这一要求。


    研究表明,对单层熔覆单晶合金材料的横截面进行电镜EBSD扫描发现,熔覆层下部大部分区域可形成延续基材晶体外延生长的定向结晶组织(下图蓝色区域,颜色代表结晶生长方向);

    熔覆层上表面会形成方向各异的杂晶组织(彩色区域);

    由以上观察可得出多层熔覆时,熔覆层需有足够熔深重熔下一层的杂晶区,形成连续生长的单晶或定向结晶组织。

熔覆层横截面



    下图为连续熔覆10层的单晶材料横截面EBSD扫描图片(颜色代表单晶生长方向),在三种不同激光工艺条件下形成的组织结构,其中(c)条件下形成了与基材晶体方向连续一致的多层单晶组织。

激光熔覆

熔覆层横截面


>>辉锐激光熔覆单晶材料技术成果


    目前辉锐已在单晶激光修复领域展开了一系列的研究。为控制单晶或定向结晶的关键工艺参数是控制熔池的冷却速度和温度梯度,其中冷却速度决定了熔池的形状,温度梯度决定了熔池凝固时的结晶生长方向。这两项工艺参数都可以通过熔池监控手段和图像处理的方法实时进行捕捉和测量。

      

熔池成像图片              熔池温度梯度图


     采用镍基粉末材料,在DD432上进行实验,获得了较好的成果,并在DD432的单晶叶片上进行了工艺开发测试。单晶叶片叶尖各部位的厚度有一定的差异,越厚,定向外延接长越困难,主要为熔覆层单道厚度越大,工艺要求越严格,工艺窗口范围越小。经过工艺优化研究,取得了以下激光熔覆单晶材料的成果:

    1、实现最大单道熔覆宽度为1.8mm,且连续堆积可达10mm高度;

    2、单层厚度可调节范围0.15~0.5mm;

    3、两侧杂晶量少于10%;

    4、结合界面在800℃时的高温拉伸性能达到了基材的91%,熔覆层强度不低于基材的91%。

DD432外延接长结合界面


DD432外延接长Rene142截面全貌图



>>单晶叶片熔覆案例


                 

熔覆过程照片                  叶片熔覆层渗透探伤 


    熔覆层外观光滑、致密,无肉眼可见的裂纹、孔洞等缺陷。由于熔覆过程采用了两种不同的工艺,在不同工艺熔覆的交界处形成了比较明显的交界区。

>> 航空航天
>> 冶金工业
>> 能源电力
>> 模具制造
>> 石油化工
>> 工程机械
修复咨询
>> 船舶工业
>> 煤矿机械
>> 新能源汽车
>> 农机刀具
>> 轨道交通

咨询服务:025-8675 6108

售后服务:025-8675 6109

总部地址:南京市江宁区瑞鑫路1号智能

            制造创新产业园

免费获取报价
获取适合您应用的高效激光智能制造解决方案和服务
电话咨询:025-8675 6108(24h接听
  • 单位名称*
  • 采购预算
  • 联系电话*
  • 咨询内容
获取报价