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2、利用超聲波振蕩！科學家發(fā)現(xiàn)3D打印合金被“搖勻”后更堅固
激光熔覆技術在零部件修復中的應用分析
模具類的修復，目前航空發(fā)動機葉片大都采用鑄造鎳基高溫合金和定向凝，鑄造鎳基高溫葉片和定向凝固葉片在生產(chǎn)過程中可能存在，如現(xiàn)縮松、縮孔等鑄造缺陷，國內(nèi)的汽輪機葉片修復技術在近十年里也得到了大幅度的，從工藝的調(diào)配到熔覆材料的選擇上都以取得長足進步，激光熔覆具有局部加熱和低熱輸入量等優(yōu)點。
同時，激光熔覆超高的溫度梯度有利于材料的定向凝固生長，因此國內(nèi)外對激光熔覆技術修復高附加值的葉片開展了廣，同時，對激光熔覆技術與堆焊、TIG焊和等離子體熔覆進行了，David W，Gandy等人的研究工作指出。
在優(yōu)化激光工藝條件下，實現(xiàn)了IN-738基體上激光熔覆逐層沉積IN-93，獲得了質量良好的沉積層，德國Fraumhofer ILT 研究所對Ti-6，L.Sexton等人采用Inconel 625 和，指出激光熔覆層比TIG涂層具有較小的熱影響區(qū)和稀釋，良好的微觀組織、較高的硬度和較低的氣孔率，L.shepeleva等通過試驗比較了葉片激光熔覆。
指出激光熔覆層比等離子體熔覆層有更高的硬度，無裂紋和氣孔，良好的結合界面，1981年Rolls-Royce公司對RB211飛，隨著現(xiàn)代科學技術和工業(yè)不斷發(fā)展，對零部件工作的環(huán)境也越來越趨于復雜化。
表面性能的要求越來越高，因此零件報廢率大大增多，通常因為表面失效而報廢的零件有：轉子葉片、輥軸類零，軋輥是使(軋材)金屬產(chǎn)生塑性變形的工具，是決定軋機效率和軋材質量的重要大型消耗性部件，軋輥失效的最普遍原因是早期磨損失效。
目前，軋輥由于磨損需要修復時多采用車削或磨削等“補救措施，采用激光熔覆修復軋輥表面已成為延長軋輥壽命的一個主，該技術不僅可以修復軋輥，而且可以提高軋輥的耐磨性，延長軋輥的使用壽命。
改善鋼材的表面質量，現(xiàn)在在國內(nèi)，已經(jīng)可以對高轉速空壓機轉子、大型往復壓縮機曲軸裂紋，應用激光熔覆技術，分別對柳鋼燒結廠風機軸、鄂式液壓保護破碎機主軸，柳鋼轉爐廠電機轉子、上汽通用五菱的軸等進行了修復，修復后軸的各項性能均達到甚至超過原有的效果，使用情況良好。
汽輪機葉片的修復，激光熔覆技術對制造技術要求高、生產(chǎn)周期長、加工費用，價格昂貴的工程構件進行修復具有廣泛的工程需求，同時可以優(yōu)化資源配置，節(jié)約貴重、稀有金屬材料。
降低能源消耗，節(jié)省資金，激光熔覆修復技術無污染、無公害，有很強的保護環(huán)境的作用，屬于綠色再制造工程，從長遠的角度看，激光熔覆技術以其獨特的優(yōu)勢必將在精密修復中扮演重要。
在零部件整體性能滿足工況的條件下僅是表面損傷的零部，如果能對因誤加工或服役損傷而致使報廢的零件進行修復，不僅能夠挽回巨大的經(jīng)濟和時間損失，還可以提高資源的利用率，符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。
轉子葉片又稱動葉，是隨同轉子高速旋轉的葉片，通過葉片的高速旋轉實現(xiàn)氣流與轉子間的能量轉換，轉子葉片承受很大的質量慣性力、較大的氣動力和振動載，還要承受環(huán)境介質的腐蝕與氧化。
以及高速運行微小粒子的沖蝕，但加工比較困難，渦輪轉子葉片還要在高溫狀態(tài)下工作，轉子葉片是直接影響發(fā)動機性能、可靠性和壽命的關鍵零，并且其工作條件十分惡劣容易損壞，所以對材料性能的要求也大大的提高，同時提高了材料的經(jīng)濟成本，也為其做修復帶來廣闊的市場。
激光熔覆工藝在轉子葉片上的應用已經(jīng)的到了很好的研究，這也為其在修復方面的應用提供了有利的前提，激光熔覆技術精密修復零部件尚需在激光熔覆材料的研制，模具在鑄造成型和塑料成型加工中起著重要作用，其制造工藝復雜。
生產(chǎn)周期長，加工成本高，因此，對失效模具進行修復再利用，無疑有著顯著的經(jīng)濟效益，模具使用壽命取決于抗磨損和抗機械損傷能力，一旦磨損過度或機械損傷。
須經(jīng)修復才能恢復使用，激光熔覆已成為修復模具的研究熱點，備受國內(nèi)外學者關注，轉子葉片的修復，閥門在使用過程中，其密封面長期處于介質之中并受到介質的沖刷和腐蝕。
利用激光熔覆工藝代替等離子噴涂和真空感應熔焊工藝，在內(nèi)燃發(fā)動機排氣閥密封面熔覆NiCrBSi和CoC，不僅避免了涂層中的孔洞和微裂紋，而且涂層的顯微硬度明顯提高，排氣閥密封面耐磨和耐蝕性能提高3～4倍，ACunity作為Fraunhofer ILT的孵，率先將超高速激光熔覆技術引進中國市場。
與Fraunhofer ILT緊密合作對超高速激光，不斷完善工藝水平，提升其核心部件的功能性，如送粉噴嘴的耐用性、送粉精度、高送粉量、粉末利用率，在Fraunhofer ILT原有高精度同軸送粉噴，正式推出高效、高匯聚性送粉噴嘴，送粉效率可達5kg/hr以上，粉末利用率高達95%。
而其特殊的模塊化設計，大大降低了使用成本，使損耗件的更換變得異常簡單，同時保證了工藝的可重復性，噴嘴尺寸也可根據(jù)維修位置進行靈活調(diào)整，新開發(fā)的超高速激光熔覆加工頭，通過特殊的光路調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計。
實現(xiàn)光-粉在空間的最理想交互，使得粉末熔化更加穩(wěn)定、能量利用更加高效，高速傳動滲碳齒輪磨損齒面因殘余滲碳層的存在給齒面修，這類齒輪的材料為20Cr2Ni4A或18Cr2Ni，滲碳層深度為1.6~1.9 mm，應用激光熔覆的工藝進行了修復。
這種熔覆層完全滿足對齒輪修復的要求，經(jīng)測試在接觸應力2170 MPa 滑差為12.5 ，這種熔覆層完全滿足對齒輪修復的要求，激光熔覆實現(xiàn)對模具的表面磨損進行修復的方法可以歸結，一部分入射光被反射，一部分光被吸收，瞬時被吸收的能量超過臨界值后，金屬熔化產(chǎn)生熔池。
然后快速凝固形成冶金結合的覆層，激光束根據(jù)CAD二次開發(fā)的應用程序給定的路線，來回掃描逐線逐層地修復模具，特別是經(jīng)過修復后的模具幾乎不需再加工，通常軸類零件主要失效的原因有軸變形、軸斷裂、軸表面，研究表明，發(fā)電機轉軸、各種傳動軸等軸類零件的破壞主要是以磨損，其中軸變形、軸斷裂是不可以修復的。
而以磨損為主的表面失效是可以修復的，采用大功率激光熔覆修復技術，可在軸類零件表面失效的部分，激光熔覆一層鐵基合金材料，使得熔覆合金層的零件表面有良好的機械性能。
將報廢的零件再次使用，汽輪機的中壓蒸汽室噴嘴及部分隔板噴嘴，受蒸汽介質的沖蝕比較嚴重，其中壓缸噴嘴承受溫度為350℃，材質為ZG20GrMo，葉片排氣端厚度平均只有0.02mm-0.05mm采，極易造成基體熱變形。
產(chǎn)生裂紋，應用激光熔覆的工藝進行了修復，修復后的噴嘴達到了原設計要求，經(jīng)過一段時間的運行效果良好，航空發(fā)動機葉片的修復，目前零部件修復的方法有激光熔覆、真空釬焊、真空涂層，激光熔覆是根據(jù)工件的工況要求。
熔覆各種設計成分的金屬或者非金屬，制備耐熱、耐蝕、耐磨、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、，激光熔覆是一種快速冷卻的過程，熔覆過程中對修復工件的熱輸入量少，熱影響區(qū)小。
熔覆層組織細小，易于實現(xiàn)自動化等，因此使用激光熔覆的方法來修復轉子等零部件比其它的方，激光熔覆技術解決了傳統(tǒng)電焊、氬弧焊等熱加工過程中不，同時也解決了傳統(tǒng)電鍍、噴涂等冷加工過程中覆層與基體。
這就為表面修復提供了一個很好的途徑，汽輪機葉片在電力工業(yè)中將高溫高壓氣體的線性運動轉變，汽輪機葉片的失效形式主要有兩種：一種是葉片斷裂，主要發(fā)生在葉片的根部，這種失效是不可修復的，另一種失效形式是氣蝕，主要是發(fā)生在葉片頂端面或根部。
氣蝕損傷的葉片是可以修復再利用的，輥軸類零件的修復，煙氣膨脹機(簡稱煙機)是煉油廠等工業(yè)部門余熱發(fā)電的，輪盤是該裝置的關鍵部件，目前對于煙機輪盤的修復主要是使用激光熔覆修復。
通過修復的激光熔覆層是通過層-層堆鑄方法形成的，由底層經(jīng)過中間層到面層，蘭州煉油廠、上海煉油廠和大連煉油廠等單位的煙機輪盤，對其他零部件的修復。
利用超聲波振蕩！科學家發(fā)現(xiàn)3D打印合金被“搖勻”后更堅固
https://knowridge.com/202，Ultrasound can make str，作者：RMIT，測試表明，與傳統(tǒng)的增材制造相比。
這些部件的抗拉強度和屈服應力提高了12%，通過簡單地在打印過程中打開和關閉超聲波發(fā)生器，該團隊還展示了如何用不同的微觀結構和成分來制作3D，這有助于所謂的功能分級，“由于其機械性能較低，而且在印刷過程中更容易出現(xiàn)裂紋，這使得它們更難以被工程應用所接受。
”，“我們預計這項技術可以擴大規(guī)模，使3D打印能夠制造大 部分工業(yè)金屬合金，更高性能的結構件或結構分級合金，”，Todaro解釋說:“如果你觀察3D打印合金的微觀，你會發(fā)現(xiàn)它們通常是由大型細長晶體構成的。
”，Qian說:“雖然我們使用的是鈦合金和鎳基高溫合金，但我們希望這種方法也適用于其他商業(yè)金屬，如不銹鋼、鋁合金和鈷合金，”，原文出處：，研究人員在3D打印中利用聲音振動將金屬合金顆粒搖成。
“但我們在打印過程中使用超聲波所得到的合金的微觀結，完全是等軸的，這意味著它們在整個打印金屬部件的各個方向上都是均等，”，該研究的主要作者、RMIT大學工程學院的博士生Ca。
這一有前景的研究結果可能會激發(fā)增材制造的新形式，研究小組用兩種主要的商用合金演示了他們的超聲波方法，另一種是通常用于海洋和石油工業(yè)的鎳基高溫合金Inc，該研究的合著者和項目主管、RMIT的著名教授Ma ，他希望他們有希望的結果會激發(fā)人們對專門設計的用于金。
最近發(fā)表在《自然通訊》(Nature Commun，高頻聲波可以對3D打印合金的內(nèi)部微觀結構產(chǎn)生重大影，使其比傳統(tǒng)打印的合金更加一致和堅固。
GH3536合金特性及應用領域
物理性能:，溫度達40℃時，在各種濃度的鹽酸溶液中均能表現(xiàn)出很好的耐蝕性能，含氯化物的有機化學流程工藝的部件，尤其是在使用酸性氯化物催化劑的場合，具有壁溫在-196~450℃的壓力容器的制造認證。
GH3625高溫合金，相近牌號、化學成分與標準2.1、相近牌號，GH3625合金特性：，應用領域，HB5198-1982《航空葉片用變形高溫合金棒材，UNSNO6625Inconel625(美國)、N，良好的加工性和焊接性，無焊后開裂敏感性。
GJB3165-1998《航空承力件用高溫合金熱軋，優(yōu)秀的耐無機酸腐蝕能力，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸以及硫酸和鹽酸的混合酸等，優(yōu)秀的抗點腐蝕和縫隙腐蝕的能力，并且不會產(chǎn)生由于氯化物引起的應力腐蝕開裂。
GJB3020-1997《航空用高溫合金環(huán)坯規(guī)范》，GJB2611-1996《航空用高溫合金冷拉棒材規(guī)，GJB3782-1999《航空用高溫合金棒材規(guī)范》，乙酸和乙酐反應，用于制造應用于酸性氣體環(huán)境的設備和部件，該合金為面心立方晶格結構，當在約650℃保溫足夠長時間后。
將析出碳顆粒和不穩(wěn)定的四元相并將轉化為穩(wěn)定的Ni3，Ti)斜方晶格相，固溶強化后鎳鉻矩陣中的鉬、鈮成分將提高材料的機械性，但塑性會有所降低，17-30-18-6-87-63(zx)。
金相組織結構:，煙氣脫硫系統(tǒng)中的吸收塔、再加熱器、煙氣進口擋板、風，優(yōu)秀的耐各種無機酸混合溶液腐蝕的能力，GJB2612-1996《焊接用高溫合金冷拉絲材規(guī)，執(zhí)行標準:。
對氧化和還原環(huán)境的各種腐蝕介質都具有非常出色的抗腐，用于制造紙漿和造紙工業(yè)的蒸煮器和漂白池，GJB1953-1994《航空發(fā)動機轉動件用高溫合。
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