一种基于激光重熔技术的密排柱状晶陶瓷涂层的制备工艺

摘要

一种基于激光重熔技术的密排柱状晶陶瓷涂层的制备工艺，用激光在带热障涂层的镍基高温合金工件上进行激光重熔时，利用高频感应加热和超声波振动辅助工艺改善重熔质量，在重熔过程中，高频感应加热可以减小重熔过程中的热应力，避免激光深度重熔陶瓷层时的大量裂纹产生；超声波振动能使陶瓷层晶粒细化，得到密排的柱状晶。在激光重熔过程中，通过高频感应加热和超声波振动两种辅助工艺的引入，能获得具有密排柱状晶结构的陶瓷涂层，经激光重熔后的陶瓷涂层裂纹较少，柱状晶组织均匀、细密，密排柱状晶宽1μm～5μm。

主权项

一种基于激光重熔技术的密排柱状晶陶瓷涂层的制备工艺，其特征在于，包括下述步骤：1)将带热障涂层的镍基高温合金工件(1)固定在激光重熔设备的夹具(11)上，夹具(11)下部与超声波振动振子(8)相连，超声波振动振子(8)固定在五轴运动工作台(12)上，超声波振动振子(8)和超声波发生器(9)连接，五轴运动工作台(12)和运动控制系统(14)连接，在工件(1)的上方设有高频感应线圈(4)，高频感应线圈(4)和调节高频感应器(10)连接，在工件(1)上方设有激光头(5)，激光头(5)和激光器(15)连接，激光器(15)和激光控制系统(13)连接，激光器(15)中发射出的激光经透镜(6)聚焦后照射在陶瓷层(3)上，在工件(1)底部施加超声波振动，超声波振动的工作频率为15KHz～20KHz；2)在确保激光能全部重熔陶瓷涂层(3)的前提下，尽可能提高激光重熔效率，调节激光重熔参数：调节激光单脉冲能量为7J～9J，激光脉冲宽度为1ms～1.5ms，重复频率为60HZ～70HZ，激光光斑直径为3mm～4mm；3)根据工件(1)的尺寸在运动控制系统(14)中编程激光重熔路线，设定激光扫描速度为30～50mm/s、扫描方式为多道搭接法；4)调节高频感应器(10)的工作功率为20KW～25KW，在运动控制系统(14)中设定高频感应线圈(4)的移动速度，使其运动与激光头(5)的运动保持同步；5)先打开超声波发生器(9)，给工件(1)施加超声波振动，其次打开调节高频感应器(10)，高频感应加热工件(1)，最后打开激光器(15)，打开运动控制系统(14)使五轴运动工作台(12)按设定的编程路线运动，使其激光重熔与高频感应加热同步进行。