《損傷關鍵件的雷射熱力複合再製造技術及強化機理研究》是依託江蘇大學，由羅開玉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：損傷關鍵件的雷射熱力複合再製造技術及強化機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：羅開玉
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
航空關鍵件發生局部損傷或失效後，其他部分往往還有很大的承載能力，採用先進的表面技術修復損傷關鍵件，延長損傷關鍵件服役壽命及提高其可靠性，已經成為機械構件再製造工程中的核心科學問題之一。本項目擬以典型損傷航空關鍵件(發動機葉片[Ti-6Al-4V]和坦克扭力軸[45CrNiMoVA])為對象，採用雷射熱力複合再製造技術，即先用雷射熔覆對超過極限尺寸(或有較大裂紋)的損傷關鍵件進行修復、恢復尺寸，然後對修復區域進行局部雷射衝擊強化處理，研究雷射熱力複合再製造的熱力學基礎、修復層溫度場分布、複合再製造工藝參數匹配、基體與修復層以及修復層間結合機制、再製造損傷關鍵件的機械性能(殘餘應力、微觀硬度和疲勞壽命)、典型損傷件的雷射熱力複合再製造微觀結構演變規律，建立工藝參數-修復層微觀結構-修復層性能之間的關係模型，探索雷射熱力複合再製造的微觀強化機理，為損傷關鍵件的再製造工藝和理論等方面提供科學依據。
結題摘要
採用雷射熱效應對損傷零件進行修復，然後雷射衝擊波強化修復區域細化晶粒、消除殘餘拉應力是一種新型的複合再製造技術。本項目擬以典型損傷航空關鍵件為對象，採用雷射熱力複合再製造技術，項目主要取得了以下進展： (1) 以某重載車輛風扇聯動齒輪的製造材料45鋼為研究對象，採用雷射熔覆/雷射衝擊-複合再製造拉伸試樣，獲得以下雷射熱力複合再製造對45鋼拉伸性能的影響規律；(2) 以AISI304不鏽鋼為對象，對雷射衝擊不鏽鋼焊接件前後機械性能和斷口形貌，並分析和揭示了雷射衝擊強化AISI304不鏽鋼焊接件的強化機理；(3) 採用雷射織構先在T9工具鋼試樣表面加工出規則微觀幾何形貌，然後採用高能雷射束對T9工具鋼試樣進行衝擊，得到雷射複合製備的試樣。研究了不同情況下雷射非光滑表面的摩擦係數和磨損抗性，分析和討論了溝槽間距和雷射衝擊對雷射織構試樣非光滑表面的摩擦行為和磨損抗性的影響過程以及多次雷射衝擊後試樣表層的微觀組織變化；(4) 探索了304奧氏體不鏽鋼焊接件抗氣蝕電化學腐蝕工藝，獲得了雷射衝擊波強化前後不鏽鋼焊接件腐蝕疲勞性能的變化規律；(5) 運用ANSYS有限元軟體對雷射熔覆316L不鏽鋼(304不鏽鋼粉末)的溫度場進行了數值計算，利用建立的三維模型，分析雷射熔覆過程中溫度場分布情況和熔池節點溫度梯度的變化規律及掃描路徑對溫度場的影響。 在項目執行期內，圓滿完成計畫任務書的各項任務。研究成果獲2013年江蘇省科學技術獎一等獎1項，受Springer出版社邀請出版英文專著《Laser Shock Processing of FCC Metals: Mechanical Properties and Micro-Structural Strengthening Mechanism》1部，發表論文11篇，其中SCI收錄8篇，EI收錄2篇(不含SCI收錄)。獲授權發明專利4項。參加國際/國內會議交流14次，做分組報告3次。這些研究成果將為損傷關鍵件的再製造工藝和理論等方面提供科學依據。
