激光修复技术与燃气涡轮发动机的零件应用分析

　　金相检验

　　作为熔覆层的L605的微观结构由内有细枝晶的柱状晶粒组成。化学蚀刻显示柱状枝晶跨越了多个沉积层（图1a）。不同的灰度表明柱状晶粒的不同晶体取向。通过扫描电镜观察可以进一步确认不同取向的晶粒都含有定向凝固的枝晶，并且能继续生长到邻近的沉积层。一次枝晶臂间距（PDAS）大约为1-2微米；二次枝晶臂间距（SDAS）大约为0.5-1.0微米。

　　作为熔覆层的L605和作为基材的锻L-605之间的接触面存在金属键结合（图1b）。柱状晶粒在基材L-605中显示出镜像的晶体取向。通过扫描电镜观察证实了作为熔覆层的L605和作为基材的锻L-605之间的界面存在金属键结合。在固溶处理（1232℃/小时）后，熔覆层L605中的柱状枝晶结构完全消失，并再结晶成非均匀的等轴晶粒。熔覆层L605中的再结晶晶粒比锻L605基材中的要小很多。

　　高温疲劳测试

　　高温疲劳测试在538℃（1000℉）下进行。在相对较低的最大应力水平400MPa时，激光熔覆L605和锻L605基材的基线标本达到200，000个循环。在相对较高的最大应力水平450MPa时，激光熔覆L605标本的平均疲劳寿命为16，850个循环，这相当于（或略高于）锻L605基材的基线标本（平均疲劳寿命为15，600个循环）。有趣地是，在425MPa的最大应力水平时，三个激光熔覆L605的标本达到200，000个循环，另一个止步于32，500个循环。激光熔覆L605的标本的平均寿命大约158，000个循环，与锻L605的基线标本（平均寿命约17，000个循环）相比，激光熔覆L605的疲劳寿命显示出极大的改善。激光熔覆L-605提高的疲劳寿命（与锻L-605基材相比）可能归功于其更精细的晶粒结构和增强的硬度。

　　滑动磨损试验

　　在室温下使用销- 盘式试验装置（Falex ISC Tribometer）进行滑动磨损试验。钴2（Stellite 20合金）球在以下条件下测试：法向载荷为150克，滑动速度为66毫米/秒，滑动距离为3000米。使用固溶热处理（1232℃，1小时）和退火（732℃，100小时）处理后的锻L605作为基线标本来进行比较。

　　图2显示激光熔覆L-605和基线标本的滑动磨损试验结果。熔覆层L-605的试样 （为了模拟修理过的喷嘴，不做任何热处理）的耐磨性能可以与固溶热处理过的锻L605（模拟新的燃油喷嘴）相媲美，比退火过的锻L605（模拟长期工作过的燃油喷嘴）更为出色。