论文部分内容阅读
随着现代科学和工业技术的不断发展，零部件的服役工作环境变得越来越趋于复杂化，同时零部件需要满足的性能要求也越来越高，因此在这种条件下零件的报废率大大增加。然而，在零部件整体性能满足工况的条件下，仅含有微小裂纹缺陷的零部件是可以被修复的。如果能对含有微小裂纹而致使报废的零部件进行修复，不仅能够挽回巨大的经济和时间损失，还可以提高资源的利用率。激光修复技术利用激光高能量密度使添加材料与待修复的基体材料产生快速熔凝，从而发生冶金结合，来达到修复裂纹缺陷以及止裂的目的。由于304不锈钢具有优异的强度和力学性能，其常用于生产各种设备及元件，因此应用激光修复技术对304不锈钢零部件进行修复具有重要的应用意义。 本文以304不锈钢的紧凑拉伸试件为研究对象，利用5 kW横流CO2激光器，在裂纹尖端进行了多种纳米粉末的激光修复实验研究。结果表明，单因素纳米WC粉末在激光修复实验中的合适添加量大约为5wt.%。此时在相应的载荷阶段，修复试件的断裂性能比未处理试件的提高了10%~30%；微观组织中修复层与原基体发生了冶金结合，修复层中的晶粒表现为性能较好的等轴晶，部分未溶解的纳米WC颗粒均匀的分布在修复层中。单因素实验中纳米Al2O3粉末的质量分数添加量为1wt.%时，试件表现出了良好的断裂性能；修复层与原基体的结合面无裂纹孔隙产生，修复层中组织致密且存在形状近似球形的含有纳米Al2O3粒子的颗粒弥散分布在微细晶粒之间。 最后根据正交试验原理，利用多种微纳米粉末同时对裂纹尖端进行了激光修复实验。当复合粉末配比范围为3-7wt.%纳米WC、1-3wt.%纳米Al2O3、0.5-1.5wt.%的V和余量的304不锈钢粉末时，正交试验中修复试件的断裂参量最小，表现出最好的断裂性能；修复层与热影响区之间的界面发生冶金结合，无明显的缺陷，含有少量纳米粒子的细小颗粒存在于修复层中使晶粒细化，同时提高组织的致密化程度。但当添加过量的纳米粉末或V粉末后，修复层与原基体形成的界面产生了分离的趋势，并且修复层中存在明显的裂纹等缺陷。