一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法技术

一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法，将单晶高温合金（6）放置于专用工装（4）内，将具有高斯分布的激光辐射能量（1）的激光光束（2）辐照在单晶高温合金表面，形成有效激光能量（7）；未辐照在单晶高温合金表面的无效激光能量（3）被专用工装反射和传导而耗散；作用于单晶高温合金表面的有效激光能量（7）通过热流方向（5）导出，为单晶高温合金外延生长提供温度条件；被熔化的合金金属粉末形成具有外延生长特征的单晶高温合金修复层。本发明专利技术通过添加专用工装，将高斯分布的激光能量进行分割，使激光光斑中部能量较集中部分作用于单晶高温合金表面；可实现单层1~2mm的修复层，整个修复层内部组织都保持一致的定向外延生长。

An Energy-constrained Laser Epitaxy Repair Method for Single Crystal Superalloys

【技术实现步骤摘要】
一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法
本专利技术涉及一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法，属单晶高温合金修复

技术介绍
单晶高温合金因消除了晶界，从而拥有优异的高温强度、高温持久性能，在航空发动机、燃气轮机中越来越多的被采用。由于热膨胀、离心力、安装和/或加工误差等因素，常常导致静子部件与叶片发生接触，从而使叶尖遭受磨损损伤。采用激光等手段将磨短的叶尖进行接长是实现这类损伤叶片再制造的重要手段之一。然而，当激光直接在单晶高温合金会因为温度梯度的方向改变和冷却速度的减小而出现柱晶生长方向改变和等轴晶，也称“杂晶”的出现，为单晶高温合金的外延生长修复造成了不小的困难，必须严格控制冷却条件。现有技术几乎都是将激光直接辐照在单晶基体上，并通过强制冷却以期获得足够大的温度梯度来实现修复层的定向外延生长，但由于完整光斑内的激光能量呈高斯分布，激光熔池内不可避免的存在能量差异，而通过在底部施加强制冷却无法消除这种差异，从而使修复层内部只有界面以上一小部分为良好的外延生长枝晶，而其他部位为等轴晶或生长方向不一致的枝晶，且厚度基本都小于0.5mm。另一方面，当前大量的单晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法，其特征在于，所述方法将单晶高温合金放置于专用工装内，将激光辐射能量呈高斯分布的激光光束辐照在单晶高温合金表面，形成作用在单晶高温合金表面的有效激光能量；作用于单晶高温合金表面的有效激光能量通过热流方向导出，为单晶高温合金外延生长提供温度条件；作用于单晶高温合金表面以外的无效激光能量被专用工装反射、导出而耗散；被熔化的合金粉末形成具有外延生长特征的单晶高温合金修复层。

【技术特征摘要】
1.一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法，其特征在于，所述方法将单晶高温合金放置于专用工装内，将激光辐射能量呈高斯分布的激光光束辐照在单晶高温合金表面，形成作用在单晶高温合金表面的有效激光能量；作用于单晶高温合金表面的有效激光能量通过热流方向导出，为单晶高温合金外延生长提供温度条件；作用于单晶高温合金表面以外的无效激光能量被专用工装反射、导出而耗散；被熔化的合金粉末形成具有外延生长特征的单晶高温合金修复层。2.根据权利要求1所述的一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法，其特征在于，所述专用工装由对激光反射率高的材料制成，包括铜、铝、表面经过反射膜特殊处理的各种金属或非金属材料；所述专用工装外形为方块或圆柱，内部垂直方向设有方形装夹孔；所述专用工装内部设有循环冷却水管道。3.根据权利要求1所述的一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法，其特征在于，所述单晶高温合金的宽度小于激光束光斑直径，其中单晶高温合金的宽度为0.1~4mm，其他方向尺寸不受限制，激光束光斑直径为0.2~8mm，光占比30%~70%。4.根据权利要求1所述的一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法，其特征在于，所述单晶高温合金的宽度与专用工装内部装夹孔宽度一致；单晶高温合金的待修复表面低于专用工装的表面0~2mm。5.根据权利要求1所述的一种能量约束的单晶高温合金激光外延生长修复方法，其特征在于，所述激光束功率为100~3000W，激光扫描速率为0.1~50m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德，王文琴，陈新贵，王明生，谢玉江，陆德平，程香平，
申请(专利权)人：江西省科学院应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36