鈦合金葉片激光熔覆熔覆層性能分析

葉片是發動機的重要部件之一，在航空發動機制造中占比非常高。葉片面型復雜，外形尺寸大小跨度大，工作環境承載大、且很多環境為高溫、高壓和高速旋轉的工況。鈦合金葉片，尤其以其高強度、高耐腐蝕性、生物相容性好和低密度的特性著稱，在航空、航天、汽車領域應用越來越廣泛。

由于葉片面型復雜、加工難度高、造價高，所以對受損葉片的修復和再制造更加有意義，是一種經濟、效率高且環保的選擇。激光熔覆技術作為一種新的表面改性技術，相對于傳統表面處理技術而言，熔覆層與葉片基體為冶金結合，結合強度高，加工時熱輸入小，基體變形量小，熔覆層組織細致均勻，晶粒細小。并且，無論是國內還是國外的大量研究表明，激光熔覆技術應用于航空發動機葉片的修復有著非常廣闊的市場應用前景。

試驗基材為TC4鈦合金；粉末為TI含量在85%左右的TC4鈦合金粉末，粉末粒徑在50-165um之間。使用型號為BS-OFE-3000的激光系統，激光功率在1200w，掃描速度15mm/s，光斑寬度為2*6mm寬光斑進行熔覆。保護氣體為氬氣，保護氣體流量為50nl/min，在300*300*500mm的基材上制備100*50*1mm的熔覆層，針對熔覆層進行切樣和分析，得到以下結論：

1、激光熔覆層宏觀形貌

制備45%搭接的多道熔覆層，熔覆層表面連續均勻，無肉眼可見的裂紋、氣孔等缺陷，切開后端面組織致密均勻，與TC4葉片基材形成了致密良好的冶金結合層；

2、激光熔覆層纖維組織結構

通過XRD分析，激光熔覆層主要是金屬間化合物；通過SEM金相組織觀測，激光熔覆涂層中分布著等軸球狀晶，不規則塊狀晶和樹枝晶；

3、激光熔覆層的顯微硬度

因為熔覆層中生成了大量的硬質相和金屬間化合物，顯著的提高了熔覆層的硬度，熔覆層硬度可達到HV580-HV620，約為基體的1.8-2倍；

4、激光熔覆層的耐磨損性能

通過耐磨損性能試驗，熔覆層的磨損率大約在0.9*10-3mm2/（N.m）,相比較基體，磨損量減少了60%，，故顯著的提高了磨損性能。