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增材修复技术应用现状及展望

应用激光 2023年第1期43卷 109-118页

作者：温家浩丁永春赵智垒中船重工海为郑州高科技有限公司河南郑州450001 中国船舶重工集团公司第七一三研究所河南郑州450001 河南省水下智能装备重点实验室河南郑州450001

在增材制造技术的快速发展和绿色可持续发展的共同作用下,增材修复技术在我国工业的各个领域发展迅速,同时国家也出台相关政策大力支持增材技术的发展,增材修复技术随着众多学者的大量研究已经日趋成熟并快速发展,具有广泛的应用前景。... 详细信息

在增材制造技术的快速发展和绿色可持续发展的共同作用下,增材修复技术在我国工业的各个领域发展迅速,同时国家也出台相关政策大力支持增材技术的发展,增材修复技术随着众多学者的大量研究已经日趋成熟并快速发展,具有广泛的应用前景。介绍了目前增材修复主要应用的关键技术,以及增材修复技术在航空航天航海领域、军工领域、以及工程机械领域等方面的应用现状,提出了增材修复应用技术现阶段所面临的问题,最后对增材修复技术未来的发展方向进行了展望和建议。

关键词：增材修复关键技术应用现状便携式装备应用前景

基于超音速火焰喷涂的飞机燃油泵电机转轴修复技术研究

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材料保护 2024年第2期57卷 148-153,161页

作者：陈宇鹏谢楚炎杜鹏程张岩高名传凌云科技集团有限责任公司湖北武汉430030 中国机械总院集团武汉材料保护研究所有限公司湖北武汉430030 特种表面保护材料及应用技术国家重点实验室湖北武汉430030

某飞机离心式燃油泵电机转轴长时间与动密封配磨产生机械损伤,从而导致机上燃油泵油嘴漏油,影响飞行安全。为解决转轴的磨损问题,采用超音速火焰喷涂WC硬质合金涂层的方法对转轴进行增材修复。通过调整超音速火焰喷涂煤油流量在2Cr13基... 详细信息

某飞机离心式燃油泵电机转轴长时间与动密封配磨产生机械损伤,从而导致机上燃油泵油嘴漏油,影响飞行安全。为解决转轴的磨损问题,采用超音速火焰喷涂WC硬质合金涂层的方法对转轴进行增材修复。通过调整超音速火焰喷涂煤油流量在2Cr13基体表面喷涂了3种不同组织结构和力学性能的WC-12Co硬质合金涂层,研究了煤油流量对涂层孔隙率、显微硬度、断裂韧性、结合强度以及涂层磨损性能的影响规律。结果表明:在氧气流量不变的情况下增加煤油流量能够提升粒子的温度和速率,降低涂层的孔隙率,提升涂层的断裂韧性以及结合强度;涂层越致密,涂层的硬度越大,同时致密的结构可以减少WC粒子在摩擦过程中的剥落,涂层耐磨性好。通过试验获得了最佳的转轴修复工艺参数,修复后的转轴经过1000 h磨合试验后涂层无明显磨损和损伤,尺寸变化量不大于0.01 mm,产品性能符合技术要求。

关键词：转轴漏油故障超音速火焰喷涂 WC-12Co 涂层增材修复

2A12铝合金CMT增材修复件组织及性能研究

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2A12铝合金CMT增材修复件组织及性能研究

作者：张鑫南昌航空大学

学位级别：硕士

本文以2A12铝合金为研究对象,针对目前某飞行器金属构件在战场环境下易出现的损伤缺陷(穿孔损伤),通过CMT增材制造技术对损伤金属构件进行修复,对比微氩弧增材修复区力学性能,建立适用于战伤抢修的金属构件精密修复方法,为某飞行器金属... 详细信息

本文以2A12铝合金为研究对象,针对目前某飞行器金属构件在战场环境下易出现的损伤缺陷(穿孔损伤),通过CMT增材制造技术对损伤金属构件进行修复,对比微氩弧增材修复区力学性能,建立适用于战伤抢修的金属构件精密修复方法,为某飞行器金属构件的战伤抢修工作提供一种新技术。具体研究结果如下:(1)在2A12铝合金CMT修复试验中,增材速率、送丝速率及脉冲修正系数均对修复区成形具有显著影响。随着脉冲修正系数的增加,修复区熔宽逐渐增加,修复区的余高呈现出不规律变化,但其变化幅度较小;随着增材速率的增加,修复区熔宽呈现出降低的趋势,而修复区余高则呈现出先增加后降低的趋势;随着送丝速率的增加,修复区熔宽呈现出增加的趋势,而修复区余高则呈现出先增加的趋势,修复区成形呈现出先变好后变坏的趋势。微氩弧修复时,修复区熔宽和余高均随着增材速率增加而降低,当增材电流为70A时,增材速率介于130mm/min-140 mm/min之间,修复试样表面无缺陷,表面成形较好。(2)2mm厚2A12铝合金CMT修复在不同增材速率下,圆形穿孔修复试样成形良好,增材速率为0.64 m/min、0.80 m/min条件下,平均硬度和抗拉强度均远高于母材的60%,当增材速率为0.64 m/min,修复试样抗拉强度高达平均抗拉强度为366.3 MPa。在三种不同增材速率下,2mm厚铝合金微氩弧修复试样平均硬度均远高于母材硬度母材的60%,但修复试样抗拉强度均低于母材抗拉强度的65%,采用微氩弧增材修复技术不能获得力学性能达标的接头,故不适用于2A12铝合金表面修复。(3)焊丝中同时含有少量的Ti和Zr时,Ti和Zr在熔池中分别形成AlTi和AlZr,促进α(Al)非均匀形核。当焊丝中Ti和Zr含量较高时,Ti和Zr在熔池中以Al(TiZr)质点形式促进α(Al)非均匀形核,熔池凝固时非均质形核核心数量增多,有利于细化CMT修复区晶粒组织,从而提高修复区性能。

关键词：增材修复 2A12铝合金冷金属过渡(CMT) 微观组织力学性能

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铸造镍基高温合金增材修复技术的研究现状

稀有金属材料与工程 2021年第4期50卷 1462-1470页

作者：郭洋张建勋熊建坤赵鹏飞西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 东方电气集团东方汽轮机有限公司长寿命高温材料国家重点实验室四川德阳618000

铸造镍基高温合金广泛用于燃气轮机与航空发动机叶片等高温部件,长时间运行过程中经常发生叶片局部损伤失效,其维修或更换成本极高。通过增材修复来恢复局部损伤叶片的性能,将极大地降低制造成本、缩短制造周期、节约资源,具有极大的社... 详细信息

铸造镍基高温合金广泛用于燃气轮机与航空发动机叶片等高温部件,长时间运行过程中经常发生叶片局部损伤失效,其维修或更换成本极高。通过增材修复来恢复局部损伤叶片的性能,将极大地降低制造成本、缩短制造周期、节约资源,具有极大的社会效益和市场价值。本文针对燃气轮机与航空发动机用铸造镍基高温合金部件的服役工况与失效形式,结合铸造镍基高温合金的成分、组织与性能特点,系统分析了增材修复时出现裂纹的类型、特点及形成机理,阐述了各类裂纹的主要影响因素,从增材工艺和材料两方面分类综述了减少或避免裂纹的增材修复工艺与技术现状,分析了不同增材修复方法的优缺点与未来可能的研究热点。

关键词：铸造镍基高温合金增材修复裂纹工艺材料

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镍基高温合金载能束增材修复技术研究现状

材料导报 2023年第15期37卷 184-195页

作者：蒋瑞鑫牛宗伟史程程任智强韩国峰杨保伟王文宇杨善林陈贺连山东理工大学机械工程学院山东淄博255049 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 中国人民解放军63926部队北京100192 中国人民解放军空军指挥学院教学考评中心北京100097

镍基高温合金在高温下具有较强的抗蠕变、耐氧化和防腐蚀性能,被广泛应用于航空航天发动机和工业燃气轮机等热端部件。在恶劣的工作条件下,热端部件受到磨损、冲击、高温侵蚀和交变应力的作用易产生烧蚀、热裂纹、断裂等损伤,直接影响... 详细信息

镍基高温合金在高温下具有较强的抗蠕变、耐氧化和防腐蚀性能,被广泛应用于航空航天发动机和工业燃气轮机等热端部件。在恶劣的工作条件下,热端部件受到磨损、冲击、高温侵蚀和交变应力的作用易产生烧蚀、热裂纹、断裂等损伤,直接影响装备的服役安全。因此,如何恢复镍基高温合金损伤件的使役性能是目前亟待解决的问题。载能束具有能量集中、穿透性强、热输入低等特点,可用于快速恢复镍基合金受损零件的尺寸和性能,且修复区与基体形成良好的冶金结合,为镍基高温合金的优质、高效修复提供了可行途径。本文介绍了激光、电子束、电弧和等离子等载能束增材修复工艺的技术原理,归纳了镍基高温合金修复的瓶颈难题,综述了当前针对镍基合金修复难点所取得的重要研究进展,指出了载能束增材修复镍基高温合金的发展方向。

关键词：镍基高温合金载能束修复增材修复后处理工艺优化设备改进

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航空压气机叶片增材修复最优热输入分析

焊接学报 2020年第8期41卷 39-47,I0003页

作者：龚淼戴士杰王志平王立文河北工业大学天津300401 中国民航大学天津300300

建立了压气机叶片MPAW增材修复传热模型,首先通过分析合金的热物性,计算出叶片MPAW增材修复的热输入范围,得到了不同热输入下熔池的温度分布.之后创建了增材高度与送丝速度的数学模型,求解出不同送丝速度下的增材高度,并通过对焊缝截面... 详细信息

建立了压气机叶片MPAW增材修复传热模型,首先通过分析合金的热物性,计算出叶片MPAW增材修复的热输入范围,得到了不同热输入下熔池的温度分布.之后创建了增材高度与送丝速度的数学模型,求解出不同送丝速度下的增材高度,并通过对焊缝截面温度分布的数值分析,进一步缩小热输入范围,得到试验参数.最后通过数值分析及试验对比,揭示了合金修复区组织形貌与热输入率的演化规律,得到了最优的热输入和匹配的焊接参数.结果表明,试验结果与理论模型吻合度较好,验证了理论方法的有效性.对于1 mm厚度的超薄压气机叶片的增材修复,采用研究得到的焊接参数,可达到最优热输入率,实现较好的增材形貌和增材修复效果.

关键词：增材修复压气机叶片热输入传热建模数值分析

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冷喷涂技术在增材修复中的应用现状与展望

轨道交通材料 2023年第1期2卷 8-14页

作者：孙晓光徐祗尚秦文照方喜风李刚卿中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 中国铁路济南局集团有限公司设备监造部山青青岛266111

冷喷涂作为一种固态材料沉积技术,近年来成为增材制造和再制造领城热点研究和应用方向。文章介绍了冷喷涂技术的原理,总结了其主要工艺参数及对沉积层性能的影响规律,重点探讨了冷喷涂技术在航空装备舰船装备及陆运装备领域局部损伤零... 详细信息

冷喷涂作为一种固态材料沉积技术,近年来成为增材制造和再制造领城热点研究和应用方向。文章介绍了冷喷涂技术的原理,总结了其主要工艺参数及对沉积层性能的影响规律,重点探讨了冷喷涂技术在航空装备舰船装备及陆运装备领域局部损伤零部件修复方面的应用现状,围绕丰富粉末材料体系、提升沉积层性能、开发专用辅助装备以及建立健全标准体系等方面阐述了冷喷涂技术的发展前景和挑战,期待为丰富轨道交通装备的制造及修复技术手段提供有益借鉴。

关键词：冷喷涂增材修复工程应用

0Cr18Ni9不锈钢激光增材修复技术研究

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热处理技术与装备 2023年第6期44卷 39-42页

作者：应俊龙贾梦梦李智勇昌河飞机工业(集团)有限责任公司江西景德镇330034 陆军装备部某航空军事代表室江西景德镇330034

0Cr18Ni9不锈钢损伤件采用电镀修复、喷涂修复和焊接修复等方式,往往会导致性能大幅度下降。对0Cr18Ni9不锈钢激光增材修复工艺开展研究,力求实现该类材料的快速、高效、高质量修复。通过对试样进行金相组织、力学性能、显微硬度等表征... 详细信息

0Cr18Ni9不锈钢损伤件采用电镀修复、喷涂修复和焊接修复等方式,往往会导致性能大幅度下降。对0Cr18Ni9不锈钢激光增材修复工艺开展研究,力求实现该类材料的快速、高效、高质量修复。通过对试样进行金相组织、力学性能、显微硬度等表征测试,研究了工艺参数对于修复后制件性能的影响规律,实现了对0Cr18Ni9不锈钢损伤件的有效修复,并提高了材料的综合性能。优化后的工艺参数为:线能量输入密度约180 J/mm、激光功率1700~1900 W、扫描速率700~900 mm/min。

关键词：增材修复激光功率扫描速度力学性能

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转向架关键部件低热输入增材修复工艺研究

轨道交通材料 2023年第6期2卷 38-41,46页

作者：安博姜斌李于江胡文浩程志中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063035 河北省轨道车辆转向架技术创新中心河北唐山063035 大连交通大学材料科学与工程学院辽宁大连116028

为优选转向架金属部件局部增材修复用的补焊工艺,文章将电火花沉积、火焰钎焊和脉冲冷焊3种低热输入焊接工艺用于40Cr钢的局部焊补,通过微观组织观察、硬度分布测试、弯曲和剪切性能测试评估补焊层的结合强度,并通过焊后工件的变形量和... 详细信息

为优选转向架金属部件局部增材修复用的补焊工艺,文章将电火花沉积、火焰钎焊和脉冲冷焊3种低热输入焊接工艺用于40Cr钢的局部焊补,通过微观组织观察、硬度分布测试、弯曲和剪切性能测试评估补焊层的结合强度,并通过焊后工件的变形量和热影响区拉伸性能评判补焊工艺对工件的整体影响程度。结果表明:电火花沉积工艺的连接强度难以满足转向架部件的使用要求,不适用于转向架部件的局部缺陷修复;火焰钎焊以黄铜焊丝作为钎料时,连接界面存在脆性的Fe-Si界面反应层,致使连接强度降低。此外,火焰钎焊虽然加热温度低,但加热时间长,形成较宽的热影响区,不仅试件变形较大,而且热影响区的抗拉强度比母材下降20%,也不适用于转向架关键部件进行局部增材修复。脉冲冷焊工艺具有结合强度高、热影响区窄、对母材性能影响小及焊后工件变形小等优点,并且所需焊材方便生产现场就地取材,工艺过程简单,是3种备选工艺中最适合于对转向架关键金属部件进行局部增材修复的工艺方法。

关键词：增材修复电火花沉积火焰钎焊脉冲冷焊转向架