飛機機體和發(fā)動機鈦合金構(gòu)件除了在工作狀態(tài)下承受載荷外,還會因發(fā)動機的啟動/停車循環(huán)形成熱疲勞載荷,在交變應(yīng)力和熱疲勞雙重作用下,產(chǎn)生不同程度的裂紋,嚴(yán)重影響機體或發(fā)動機的使用壽命,甚至危及飛行安全。因此,需要研究航空鈦合金結(jié)構(gòu)的表面強化方式,發(fā)揮其性能優(yōu)勢,使之得以更廣泛的應(yīng)用。
飛機制造中較多采用鈦合金, 鈦合金用于制造高強度/重量比率、耐熱、耐疲勞和耐腐蝕的零部件。但在這些鈦合金的加工制造中,傳統(tǒng)工藝方法有許多難以克服的弱點,如生產(chǎn)隔板是由數(shù)英寸厚和數(shù)十千克重的齒形合金板加工而成的,而獲得這些合金板成品需要一年以上。因為難以加工,加工這種零件需要花費加工中心數(shù)百小時的工作量,磨損大量的刀具。而激光熔覆技術(shù)在這方面具有較大優(yōu)勢,可以強化鈦合金表面、減少制造時間。
激光熔覆技術(shù)可顯著改善金屬表面的耐磨、耐腐、耐熱水平及抗氧化性等。目前有關(guān)激光熔覆的研究主要集中在工藝開發(fā)、熔覆層材料體系、激光熔覆的快速凝固組織及與基體的界面結(jié)合和性能測試等方面。
激光熔覆是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用潛力最大的表面改性技術(shù)之一,具有顯著的經(jīng)濟價值。20世紀(jì)80年代初,英國某公司采用激光熔覆技術(shù)對RB211渦輪發(fā)動機殼體結(jié)合部位進行硬面熔覆,取得了良好效果。
采用激光熔覆技術(shù)表面強化制造的鈦合金零部件不僅性能上超出傳統(tǒng)工藝制造的零件,同時由于材料及加工的優(yōu)勢,生產(chǎn)成本降低20%~40%,生產(chǎn)周期也縮短了約80%。
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