激光熔覆修复涡轮导向器工艺初探

图2 熔覆层微观形貌400× 图3 熔覆层微观形貌400×

Fig.2 Microstructureof laser cladding Fig.3 Microstructure of lasercladding

主要原因是激光熔覆过程中，粉末吸收能量快速熔化，同时冷的基体也吸收了一部分热量，因此基体表层微熔，由于基体快速传热的急冷作用，当激光束离开熔池后，底层熔化合金即发生快速凝固生成枝晶。在涂层的上部，由于固液界面前沿温度梯度减小，但由于流动的保护气体引起的对流散热作用显著，这样涂层在对流散热及熔覆层已凝固合金和基材热传导的双重作用下，结晶为无明显方向的细小枝晶[3]。

总体来讲，熔覆层组织（图2、3）比基体组织（图4）细小致密，进一步调整激光工艺参数，优化工艺参数组合，可以获得明显优于基体组织的熔覆层，如图5所示。激光功率850W，扫描速度5mm/s，气流流量1L/min时，可以获得晶粒更加细小致密且无微观缺陷的熔覆层。

图4 基体组织400×图5 熔覆层微观形貌400×

Fig.4 Microstructureof substrate Fig.5 Microstructure of laser cladding

图6 熔覆层微观形貌400×

Fig.6 Microstructureof laser cladding

工艺参数如选取不当，熔覆层中可能出现气孔（图7）、夹杂物（如图8所示）。枝晶间夹杂物分布不均匀，在某些区域有一定聚集，晶界处有聚集。夹杂物形状、大小亦有所差别，可呈块状、板条状、蝴蝶状、链条状等多种。对于熔覆层和基体间的夹杂，可通过调整工艺参数，适当增加能量密度，改善液体流动性来净化熔覆材料。

图7 气孔500× 图8 夹杂物1200×

Fig.7 PoreFig.8inclusion

4结论（1）熔覆层中各区域晶粒粗细有不规则差别，组织不太均匀。

（2）激光功率850W，扫描速度5mm/s，气流流量1L/min时，可以获得晶粒更加细小致密且无微观缺陷的熔覆层。

（4）CO2激光熔覆修复技术可以与其他修复涡轮导向器的技术进行参照对比。

5 进一步研究设想考虑到涡轮导向器待修复区域很小且很薄，采用CO2熔覆容易造成能量过大输入基体，热作用区增大，导致基体稀释过多，影响熔覆修复效果。

后续将改用YAG脉冲激光器作热源，同时尝试调整粉末成分，加入铌等稀土元素，进一步优化材料参数和工艺参数，进行多道、多层熔覆实验，并测试熔覆层的耐疲劳性能、耐磨擦磨损性能、耐腐蚀和高温性能等，形成比较完善的有应用价值的修复K418涡轮导向器的新工艺。

参考文献

[1] 刘文长等，激光熔覆技术的研究现状[J]，粉末冶金技术，1998，16（3）：209-212

[2] 汪刘应，王汉功等，铝合金表面激光熔覆NiCrBSi涂层工艺参数对显微组织的影响[J].金属热处理，1997，7

[3] 董世运等，激光熔覆铜合金涂层的组织特征及结晶过程分析[J].金属热处理，2000，(3):1-3