247 / 2022-09-23 16:12:37

超声振动辅助激光表面改性技术研究进展

激光表面改性,激光熔覆,激光熔注,超声振动

激光表面改性技术在航空航天、能源动力、轨道交通等领域高端装备关键部件的表面质量提升方面展现出重要价值与发展前景。然而，由于激光制造过程存在的快速升温与冷却现象，激光表面改性层中常存在着微裂纹、气孔、残余拉应力等难题，制约了激光表面改性技术的工业应用与推广。超声振动凭借声流搅拌、声空化和机械效应等复合作用，已在铸造、焊接等领域获得了广泛应用，在激光制造中引入超声振动亦成为了当前研究热点。本报告将超声振动引入激光熔凝、激光熔覆、激光熔注等工艺中，研究了超声振动对激光熔池演变及强化颗粒运动的影响，并结合试验开展了超声振动对激光熔凝表面形貌及熔注表面强化的作用机制研究；通过引入超声振动抑制熔覆成形缺陷，分析了熔覆层微观组织及疲劳特性，揭示了振动对激光再制造断裂失效的影响机制。结果表明超声振动引起的声流效应加快了熔池流动速度，促进了强化颗粒分布均匀化，但未改变熔池流动方向，形成了相对明显且均匀的波纹结构；超声作用下的激光熔覆层晶粒显著细化，析出相由长链条状转变为点状分布；修复区力学性能得到改善，试样的断裂区转移至基体。