野外环境下Fe314集约化激光增材修复工艺研究

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作为装备修复领域一种先进的维修方法,激光增材修复技术凭借其独有的技术特点,十分适合用于野外环境下装备的维修保障。但是面对野外装备失效零件的材质多样性特点以及维修高时效性要求,激光增材修复技术无法采用同一种材料对失效零件进行修复,仍然存在修复材料种类不足的问题。为解决这一问题,本文基于激光增材修复技术,展开了采用一种材料(Fe314)修复多种不同材质零件的集约化激光增材修复研究。本研究有助于提高野外增材修复装备的机动性与灵活性,降低野外受损装备的修复成本,扩展激光增材修复技术在野外环境的适用范围,促进激光增材修复技术的推广与应用。首先,本文通过对Fe314修复层试件密度、元素组成、缺陷特征、微观组织以及力学性能等方面的研究,分析了不同气氛环境(氮气氛围、空气氛围)对激光增材成形Fe314修复层组织与性能的影响。发现不同气氛环境对激光增材成形Fe314修复层组织与性能的影响较小,得出在野外空气氛围环境下采用Fe314进行激光增材修复是可行的,同时获得了激光增材成形Fe314修复层的组织以及力学性能,为后续研究奠定了基础。其次,为确保修复材料与不同材质基体良好结合,本文基于激光增材成形Fe314工艺参数展开工艺匹配性研究。以结合面附近缺陷分布、微观组织分布、硬度分布规律以及元素梯度为评价指标,对Fe314与10#钢、45#钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢、40Cr结构钢以及65Mn弹簧钢5种不同基体的工艺匹配性进行评价,得到了对应的最佳匹配工艺参数,对集约化激光增材修复力学性能的研究具有指导意义。最后,采用最佳匹配工艺参数进行集约化激光增材修复实验研究,研究修复力学性能,观察断口形貌,对修复后试件的力学行为、断裂原因以及力学匹配性进行分析。通过判断修复力学性能是否满足使用要求(基体力学性能的90%),来验证最佳匹配工艺参数的有效性,并获得集约化激光增材修复工艺参数。
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