飞机机体和发动机钛合金构件除了在工作状态下承受载荷外,还会因发动机的启动/停车循环形成热疲劳载荷,在交变应力和热疲劳双重作用下,产生不同程度的裂纹,严重影响机体或发动机的使用寿命,甚至危及飞行安全。因此,需要研究航空钛合金结构的表面强化方式,发挥其性能优势,使之得以更广泛的应用。
飞机制造中较多采用钛合金, 钛合金用于制造高强度/重量比率、耐热、耐疲劳和耐腐蚀的零部件。但在这些钛合金的加工制造中,传统工艺方法有许多难以克服的弱点,如生产隔板是由数英寸厚和数十千克重的齿形合金板加工而成的,而获得这些合金板成品需要一年以上。因为难以加工,加工这种零件需要花费加工中心数百小时的工作量,磨损大量的刀具。而激光熔覆技术在这方面具有较大优势,可以强化钛合金表面、减少制造时间。
激光熔覆技术可显著改善金属表面的耐磨、耐腐、耐热水平及抗氧化性等。目前有关激光熔覆的研究主要集中在工艺开发、熔覆层材料体系、激光熔覆的快速凝固组织及与基体的界面结合和性能测试等方面。
激光熔覆是现代工业应用潜力最大的表面改性技术之一,具有显著的经济价值。20世纪80年代初,英国某公司采用激光熔覆技术对RB211涡轮发动机壳体结合部位进行硬面熔覆,取得了良好效果。
采用激光熔覆技术表面强化制造的钛合金零部件不仅性能上超出传统工艺制造的零件,同时由于材料及加工的优势,生产成本降低20%~40%,生产周期也缩短了约80%。
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