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感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响

卞宏友,  雷洋,  李英,  杨光,  钦兰云,  王维,  韩双隆

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卞宏友, 雷洋, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 韩双隆. 感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
引用本文: 卞宏友, 雷洋, 李英, 杨光, 钦兰云, 王维, 韩双隆. 感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
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Bian Hongyou, Lei Yang, Li Ying, Yang Guang, Qin Lanyun, Wang Wei, Han Shuanglong. Effects of induction preheating on microstructure and residual stress of laser deposition repair TA15 titanium alloy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
Citation: Bian Hongyou, Lei Yang, Li Ying, Yang Guang, Qin Lanyun, Wang Wei, Han Shuanglong. Effects of induction preheating on microstructure and residual stress of laser deposition repair TA15 titanium alloy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 705003-0705003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
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感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响

doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
  • 1.

    沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁 沈阳 110136;

  • 2.

    沈阳黎明航空发动机(集团)有限公司焊接研究所,辽宁 沈阳 110043

基金项目: 

国家自然科学基金（51375316，51305280）;辽宁省自然科学基金（201202173）;航空科学基金（2014ZE54028）;辽宁省高等学校科学研究项目（L2014054）

详细信息
    作者简介:

    卞宏友(1975-),男,副教授,博士,主要从事激光沉积成形/修复技术研究。Email:bianhongyou@sau.edu.cn

  • 中图分类号: TN249

Effects of induction preheating on microstructure and residual stress of laser deposition repair TA15 titanium alloy

  • 1.

    Key Laboratory of Fundamental Science for National Defence of Aeronautical Digital Manufacturing Process,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China;

  • 2.

    Welding Laboratory,Shenyang Liming Aero-Engine(Group) Corporation LTD,Shenyang 110043,China

  • 摘要: 利用6 kW光纤激光器的激光沉积修复系统和电磁感应加热设备，采用TA15钛合金粉末在基板未预热和预热到200℃、400℃时分别进行激光沉积修复实验。利用光学显微镜、显微硬度计、压痕法应力测试仪对激光沉积修复试样的显微组织、显微硬度、残余应力进行测试分析，得到不同预热温度对激光沉积修复显微组织、显微硬度、残余应力的影响规律。结果表明：随着感应预热温度的升高，片层组织变得粗大，初生相生长更加充分；组织分布均匀化，显微硬度轻微降低；残余应力明显减小。为感应加热辅助激光沉积修复提供指导依据。
    Abstract: Both 6 kW fiber laser deposition repair system and electromagnetic induction heating equipment were utilized, laser deposition repair experiments were respectively done by TA15 titanium powder under substrate without preheating and preheating at 200℃ and 400℃. Then microstructure, microhardness and residual stress were tested and analyzed through optical microscope, microhardness tester and indentation stress tester, the influence of microstructure, microhardness and residual stress in different substrate preheating temperature on the laser deposition repair sample was achieved. Results show that microstructure of lamella becomes thicker and primary grow more fully; microhardness of material is slightly reduced; residual stress is effectively reduced with the increasing of preheating temperature. The guidance basis for laser deposition repair assisted by induction heating is provided.
  • [1] Wang Huaming, Zhang Shuquan,Wang Xiangming. Progress and challenges of laser direct manufacturing of large titanium structural components(invited paper)[J]. Chinese Journal of Lasers, 2009, 36(12):3204-3209. (in Chinese)王华明,张述泉,王向明. 大型钛合金结构件激光直接制造的进展与挑战(邀请论文)[J].中国激光, 2009, 36(12):3204-3209.
    [2] Huang Weidong, Lin Xin. Research progress in laser solid forming of high performance metallic component[J]. Materials China, 2010, 29(6):12-27. (in Chinese)黄卫东, 林鑫. 激光立体成形高性能金属零件研究进展[J]. 中国材料进展, 2010, 29(6):12-27.
    [3] Su Ronghua, Long Risheng, Liu Weijun, et al. Effects of substrate preheating temperature on microstructures of parts formed by laser metal deposition shaping[J]. Journal of Engineering Design, 2009, 16(3):210-216. (in Chinese)苏荣华,龙日升,刘伟军,等. 基板预热温度对激光金属沉积成形零件微观组织的影响[J]. 工程设计学报, 2009, 16(3):210-216.
    [4] Long Risheng, Liu Weijun, Xing Fei, et al. Effects of substrate preheating on thermal stress during laser metal deposition shaping[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2009, 45(10):241-247. (in Chinese)龙日升,刘伟军,邢飞,等. 基板预热对激光金属沉积成形过程热应力的影响[J]. 机械工程学报, 2009, 45(10):241-247.
    [5] Lin Tao, Chen Huaining, Liu Ying. Simulation of relieving welding residual stresses in the girth-weld stainless steel tube by induction heating method[J]. Pressure Vessel Technology, 2009, 26(5):38-43. (in Chinese)林涛,陈怀宁,刘英. 感应加热消除不锈钢管焊接应力数值模拟[J]. 压力容器, 2009, 26(5):38-43.
    [6] Huang Yongjun. Study on technology and mechanism of laser-induction hybrid cladding[D]. Wuhan:Huazhong University of Science Technology, 2009. (in Chinese)黄永俊. 激光-感应复合熔覆工艺及机理研究[D]. 武汉:华中科技大学, 2009.
    [7] Oscar Luca, Pascal Maussion, Enrique J Dede, et al. Induction heating technology and its applications:past developments, current technology, and future challenges[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2014, 61(5):2509-2520.
    [8] Farahmand P, Liu S, Zhang Z, et al. Laser cladding assisted by induction heating of Ni-WC composite enhanced by nano-WC and La2O3[J]. Ceramics International, 2014, 40:15421-15438.
    [9] Yang Xiaohu, Zhang Anfeng, Li Dichen, et al. Influence of process parameters on self-healing ability in laser metal direct forming[J]. Chinese Journal of Lasers, 2011, 38(6):0603023-1-7. (in Chinese)杨小虎,张安峰,李涤尘,等. 激光金属直接成形工艺参数对形貌自愈合能力的影响[J].中国激光, 2011, 38(6):0603023-1-7.
    [10] Qin Lanyun, Wang Ting, Yang Guang, et al. Experiment study on laser deposition repair BT20 alloy component[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(2):404-410. (in Chinese)钦兰云, 王婷, 杨光, 等. 激光沉积修复BT20合金试验研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(2):404-410.
    [11] Gao Xuesong, Tian Zongjun, Huang Yinhui, et al. Microstruc-ture and anti oxidation of MCrAlY coating by high-frequency induction aided laser cladding[J]. Journal of Nanjing University of Aeronautics Astronautics, 2012, 44(1):37-42. (in Chinese)高雪松,田宗军,黄因慧,等. 高频感应辅助激光熔覆MCrAlY涂层的微观组织及其抗氧化性能[J].南京航空航天大学学报, 2012, 44(1):37-42.
    [12] Xi Mingzhe, Gao Shiyou. Heat-treated microstructures and mechanical properties of TA15 Titanium alloy fabricated by laser rapid forming[J]. Chinese Journal of Lasers, 2012, 39(1):0103007-1-6. (in Chinese)席明哲,高士友. 激光快速成形TA15钛合金热处理组织及其力学性能[J]. 中国激光, 2012, 39(1):0103007-1-6.
    [13] Zhang Xiaohong, Lin Xin, Chen Jing, et al. Effects of heat treatment on the microstructures and mechanical properties of TA15 titanium alloys by laser solid forming[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2011, 40(1):142-147. (in Chinese)张小红,林鑫,陈静,等. 热处理对激光立体成形TA15合金组织及力学性能的影响[J]. 稀有金属材料与工程, 2011, 40(1):142-147.
    [14] Yuan Hong, Fang Yanli, Wang Huaming. Influence of heat treatment on microstructure and compressive property of laser melting deposited TA15 titanium alloy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(4):746-750. (in Chinese)袁红,方艳丽,王华明. 热处理对激光熔化沉积TA15钛合金组织及压缩性能的影响[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(4):746-750.
    [15] Kong Yuan. Research on the key technology of produce metal parts by laser rapid prototyping method[D]. Shenyang:Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, 2012. (in Chinese)孔源. 激光快速成形方法制备金属零件关键技术研究[D].沈阳:中国科学院沈阳自动化研究所, 2012.
    [16] Yang Jian, Chen Jing, Yang Haiou, et al. Experimental study on residual distribution of laser rapid forming process[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2004, 33(12):1304-1307. (in Chinese)杨健,陈静,杨海鸥,等. 激光快速成形过程中残余应力分布的实验研究[J]. 稀有金属材料与工程, 2004, 33(12):1304-1307.
  • [1] 卞宏友, 徐效文, 刘伟军, 王蔚, 邢飞, 王慧儒.  激光沉积修复DD5合金的枝晶外延生长控制与显微组织特征 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220731-1-20220731-13. doi: 10.3788/IRLA20220731
    [2] 巴一, 韩善果, 杨永强, 郑世达, 师文庆.  激光摆动路径对钢/铝点焊接头组织与性能的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210799-1-20210799-10. doi: 10.3788/IRLA20210799
    [3] 邱星武.  激光熔覆Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金涂层的微观结构及性能 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 742004-0742004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0742004
    [4] 张兴权, 纪看看, 王会廷, 戚晓利, 陈彬, 童靳于, 方光武.  激光冲击圆杆曲面诱导的残余应力数值模拟 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 706004-0706004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0706004
    [5] 严惠, 王霄, 梁绘昕, 田宗军, 谢德巧, 徐国建.  选区顺序对激光直接制造TC4残余应力及变形的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 242002-0242002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0242002
    [6] 谢孟芸, 汪诚, 张佩宇, 明继青, 陈辉.  无保护层激光冲击对GH3044涡轮机匣围观组织和性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 406005-0406005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0406005
    [7] 邱星武, 吴明军, 戚燕, 刘春阁, 张云鹏, 黄崇湘.  激光熔覆Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层的组织及耐蚀性能 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 706008-0706008(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0706008
    [8] 徐洋洋, 周建忠, 谭文胜, 孟宪凯, 盛杰, 黄舒, 孙昀杰.  深冷激光喷丸强化2024-T351铝合金的表面力学性能 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206002-1206002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1206002
    [9] 张佩宇, 汪诚, 谢孟芸, 李玉琴, 安志斌.  激光冲击对K403合金激光熔覆修复微观组织和性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 906003-0906003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0906003
    [10] 黄志伟, 张兴权, 章艳, 裴善报, 黄志来, 陈彬.  边界约束条件对薄板激光喷丸诱导残余应力和塑性变形的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806009-0806009(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0806009
    [11] 王学德, 罗思海, 何卫锋, 聂祥樊, 焦阳.  无保护层激光冲击对K24镍基合金力学性能的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 106005-0106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0106005
    [12] 杨光, 王文东, 钦兰云, 任宇航, 李长富, 王维.  退火温度及保温时间对激光沉积制造TA15钛合金微观组织和显微硬度的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806006-0806006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0806006
    [13] 杨光, 刘欢欢, 周佳平, 钦兰云, 王维, 任宇航.  激光沉积修复某型飞机垂尾梁研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 206004-0206004(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0206004
    [14] 钦兰云, 庞爽, 杨光, 王超, 王维.  激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506004-0506004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0506004
    [15] 王维, 刘奇, 杨光, 钦兰云, 岳耀猛.  电磁搅拌辅助钛合金激光沉积修复的电磁场模拟与验证 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2666-2671.
    [16] 王维, 李新宇, 杨光, 钦兰云, 任宇航.  超声场下激光沉积TA15钛合金的组织和力学性能 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3559-3564.
    [17] 杨光, 丁林林, 王向明, 王华明, 钦兰云.  扫描路径对激光修复钛合金残余应力与变形的影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2926-2932.
    [18] 唐淑君, 刘洪喜, 张晓伟, 王传琦, 蔡川雄, 蒋业华.  H13钢表面激光选区熔覆Ni-Al金属间化合物涂层的组织与性能 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1621-1626.
    [19] 李靖, 李军, 何卫锋, 李玉琴, 聂祥樊, 何光宇.  TC17 钛合金激光多次冲击强化后组织和力学性能研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2889-2895.
    [20] 王传琦, 刘洪喜, 周荣, 蒋业华, 张晓伟.  机械振动辅助激光重熔Ni基合金TiC复合涂层微观组织研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2651-2657.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-11
  • 修回日期:  2015-12-12
  • 刊出日期:  2016-07-25

感应预热对激光沉积修复TA15钛合金显微组织和残余应力的影响

doi: 10.3788/IRLA201645.0705003
  • 1. 沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室,辽宁 沈阳 110136;
  • 2. 沈阳黎明航空发动机(集团)有限公司焊接研究所,辽宁 沈阳 110043
    • 作者简介:

    卞宏友(1975-),男,副教授,博士,主要从事激光沉积成形/修复技术研究。Email:bianhongyou@sau.edu.cn

  • 收稿日期: 2015-11-11
  • 修回日期: 2015-12-12
  • 刊出日期: 2016-07-25
基金项目:

国家自然科学基金（51375316，51305280）;辽宁省自然科学基金（201202173）;航空科学基金（2014ZE54028）;辽宁省高等学校科学研究项目（L2014054）

  • 中图分类号: TN249

摘要: 利用6 kW光纤激光器的激光沉积修复系统和电磁感应加热设备，采用TA15钛合金粉末在基板未预热和预热到200℃、400℃时分别进行激光沉积修复实验。利用光学显微镜、显微硬度计、压痕法应力测试仪对激光沉积修复试样的显微组织、显微硬度、残余应力进行测试分析，得到不同预热温度对激光沉积修复显微组织、显微硬度、残余应力的影响规律。结果表明：随着感应预热温度的升高，片层组织变得粗大，初生相生长更加充分；组织分布均匀化，显微硬度轻微降低；残余应力明显减小。为感应加热辅助激光沉积修复提供指导依据。

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