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《东北大学》 2015年
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镍基高温合金激光熔凝再铸层的选择性化学溶解机理研究

迟长泰  
【摘要】:镍基高温合金因其优良的高温力学性能与化学性能而被广泛应用于航空发动机各种叶片与热端部件上。然而这种材料熔铸性与熔焊性极差,在激光打孔加工时,在气膜孔内壁上易熔融形成再铸层。再铸层内部存在较多的冶金缺陷,如空洞及微裂纹等,微裂纹的存在会造成应力集中,直接影响叶片的疲劳强度,严重威胁整个发动机的安全可靠性。目前去除激光再铸层的工艺方法都不便于应用到实际生产中,为实现激光打孔再铸层高效去除,本文研究了多种镍基高温合金的激光再铸层的组织特征,以此为基础研究了激光熔凝再铸层的化学研磨的去除工艺,并对其化学研磨机理做了深入研究。首先,研究了多种镍基高温合金激光再铸层的组织特征,以及再铸层裂纹状态、形成和发展机理。结果表明:与合金基材相比,高温合金的激光再铸层组织明显细化,为胞晶或枝晶组织。高Al+Ti含量DZ125激光再铸层(γ+γ')共晶等第二相消失,γ'析出减少,并且发生大量开裂,裂纹沿枝晶界向基材与再铸层扩展,但裂纹很少扩展到基材。其次,研究了多种合金的激光再铸层与基材在化学研磨溶液中电化学腐蚀特性。结果表明:不同合金再铸层和基材在同一溶液中电化学腐蚀特性差别较大,DZ125合金再铸层和基材耐腐蚀性差别最大;再铸层的厚度不会影响电化学腐蚀行为;化学研磨组分CuSO4能增强DZ125合金基材钝化保护,FeCl3能加速DZ125再铸层腐蚀研磨速度;当化学研磨溶液在一定浓度以上,DZ125合金激光再铸层耐腐蚀性远远低于基材;DZ125合金激光再铸层经热处理后,再铸层中析出致密的强化相γ'相,耐腐蚀性明显增强,因而激光打孔后需先进行再铸层化学研磨,然后进行叶片热处理工艺。为了实现再铸层化学研磨工业化生产,进行了再铸层溶解动力学实验,得到化学研磨优化工艺条件:化学研磨溶液保温在60℃以上,溶液浓度在90%以上,再铸层的化学研磨高效可靠,并且不损伤合金基体。通过对比研究激光打孔再铸层化学研磨前后合金基材的力学性能,结果表明:化学研磨后的镍基高温合金基材基本力学性能不会降低,并且稳定可靠,同时可提高基材的热疲劳性能和高温持久性能。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN249

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