激光熔覆K465镍基合金修复层组织及性能研究

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本文针对K465镍基高温合金在制造使用过程中出现缺陷和损伤,而快速修复的问题,采用激光熔覆修复技术自配的镍基粉末进行单层单道修复实验、单层多道修复实验和单道多层修复实验,筛选出激光熔覆修复K465的最佳参数组合,并将其运用到K465基体模拟损伤的挖槽修复中,实现了高质量修复。进一步对修复层实施双级时效处理,使激光熔覆K465修复层以抗拉性能为主的各项性能得到提高。为了提高修复试样的抗高温热腐蚀性能,在修复粉末中加入不同含量的稀土Y2O3,探究了稀土含量对抗高温热腐蚀性能的影响。研究表明,激光熔覆修复K465的最优参数为:激光功率P=2400W,扫描速率V=6mm/s,粉末供给速度V0=12g/min,搭接率为43.3%,分层厚度ΔZ=1mm。激光功率增大时,树枝晶的主干及晶臂变得粗大,二次枝晶臂的间距也明显增大。激光扫描速度增大时,树枝晶组织变得细小。对K465基体模拟损伤修复后,整体上变形不大,角位移较大的是熔覆结束方向的右边,长度为20mm时大致为1.73°,厚度大致向内缩进了0.2mm。修复区呈典型的外延生长柱状枝晶的组织特点,修复层中存在γ和γ’相。修复层的平均显微硬度为297.3HV比基体(310.4HV)略低;修复层的磨损失重略高于基体,摩擦系数比基体的摩擦系数降低15.7%左右;修复层的抗拉强度已经达到基体材料的93.6%。双级时效处理后,修复层中γ’相开始析出并长大,且随着时效温度提高,γ’相长大越明显,并且γ’相间距也随之变大;时效处理后修复区硬度显著升高,在840℃×12h+780℃×8h时效后空冷的修复试样硬度最大达到360.5HV;修复层磨损失重减小,耐磨性是时效处理前的1.52倍。860℃时效时,碳化物呈项链状析出,880℃时效时,碳化物由不连续的颗粒状向连续成膜状转变。860℃时效试样抗拉强度达到最大,比未时效处理前提高约12.1%。随着修复层中稀土Y2O3含量的增加,热腐蚀增重在减少,当含量在1.5%时腐蚀增重反而增加,其中Y2修复层(Y2O3含量为1.0%)抗高温热腐蚀性能最优。随着稀土Y2O3含量在修复层中不断增加,修复层的抗高温腐蚀性能反而逐渐降低,其原因是修复层中出现Ni17Y2有害相,该相的存在对修复层的抗高温腐蚀性能存在不利的影响。
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