一种镁铝合金结构件的修复方法技术

本发明专利技术公开一种镁铝合金结构件的修复方法，包括如下步骤：(1)对镁铝合金结构件待修复区域的表面进行清洁和打磨处理；(2)采用冷气动力喷涂技术，用惰性气体负载待喷涂颗粒经加热至200～800℃后，喷涂于待修复的区域表面；(3)对修复部件的表面涂层进行机械加工，得到修复后的镁铝合金结构件。本发明专利技术镁铝合金结构件修复方法，技术优势明显，特别适合结构件的修复；修复体致密且与镁铝合金部件基体实现冶金结合，结合强度超过70MPa，能与铸造材料相媲美；修复体厚度及形状不受限，可用于各种损毁程度的镁铝合金部件修复。

【技术实现步骤摘要】
一种镁铝合金结构件的修复方法
本专利技术涉及一种结构件的修复方法，尤其是一种镁铝合金结构件的修复方法。
技术介绍
结构减重和结构载荷与功能一体化是飞机机体和发动机结构材料发展的重要方向。铸造铝合金、镁合金由于密度低，加工性能好，在航空航天领域有着非常广泛的应用。然而由于航空装备往往服役于大载荷、高振动、高腐蚀环境下，铝合金、镁合金零部件很容易因磨损或者腐蚀导致失效而报废，不仅造成巨大经济损失，而且可能导致设备故障，造成机毁人亡。另外由于航空零部件形状复杂，铸造难度高，通常零部件生产废品率较高，部分镁合金零部件铸造废品率甚至达到80％，如不能进行有效修复，也将造成巨大的浪费。目前在我国铸铝、铸镁零部件维修再制造领域，传统的氩弧焊和激光沉积仍然是两种最主要的修复技术，虽然这两种技术通过工艺调控能够制备结合强度高、抗疲劳性能好、热影响小的修复焊接层；然而对于铝、镁合金薄壁件，比如壁厚小于3mm的铸铝泵壳、有复杂油路的铸镁机匣、螺纹孔受损的壳体/蒙皮等等，现有修复方法仍然由于热输入过大可能导致变形，与修复零件基体强度达不到结构件使用要求。以铝镁合金为例，结构件的强度要求则为70-200MPa，现有喷涂技术修复体强度为10-40MPa，远远达不到要求，无法应用于航空镁铝合金结构件的修复。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高效率的镁铝合金结构件修复方法。该修复方法，通过对冷气动力喷涂(冷喷涂)技术进行改良、优化工艺参数，成功应用于传统方法无法修复的镁铝合金结构件，达到结构件对载荷承载能力的要求，与材料铸件性能相当(结合强度达到70Mpa以上)，且效率高、成本低。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种镁铝合金结构件的修复方法，包括如下步骤：(1)对镁铝合金结构件待修复区域的表面进行清洁和打磨处理；(2)采用冷气动力喷涂技术，用惰性气体负载待喷涂颗粒经加热至200～800℃后，喷涂于待修复的区域表面；其中，所述惰性气体通过管道与喷枪连接；在喷枪中，惰性气体和待喷涂颗粒被加热至200～800℃；所述喷枪喷嘴出口的直径为6～12mm，所述喷枪的枪口与待修复部件表面的距离为20～50cm；(3)对修复部件的表面涂层进行机械加工，得到修复后的镁铝合金结构件。本专利技术所述修复方法是首先对镁铝合金结构件待修复区域进行表面处理，尽量保证修复面的洁净及低粗糙度，然后在喷涂前对待喷涂颗粒进行预热，控制待喷涂颗粒粒子的软化程度，调控粉末粒子撞击基体时撞击速度与塑性变形程度，一方面使涂层与基体达到冶金结合状态，结合强度接近铸件强度，另一方面改善了粉末粒子沉积状态，使涂层逐层堆叠平整，修复厚度不受影响，对不同尺寸大小、不同损毁程度部件均可实现修复。采用本专利技术所述方法获得的修复区域能够与部件本身强度相媲美，解决了镁铝合金结构件的修复难题。而且，通过对喷枪lava喷嘴形状改造，优化粒子加速路径，将粒子速度从500-600m/s提高至700-800m/s。惰性压缩气体通过管道与喷枪连接，从喷枪中通过，同时向喷枪中注入待喷涂颗粒，惰性气体与待喷涂颗粒在喷枪中混合和加热后，加热至一定温度后，经过喷嘴待喷涂颗粒借助压缩气体以高速、完全固态的状态碰撞修复面，待喷涂颗粒与电极体同时发生剧烈的塑性变形后沉积在部件的表面，进而通过颗粒的堆积效应形成具有高致密性、高热稳定性和高强结合的沉积体。喷涂过程中，喷枪和部件保持匀速相对移动，每沉积一层，称为一个循环或一遍。根据损毁程度及沉积效率，估算喷涂循环数，到达循环数(即修复达到要求尺寸)后停止喷涂。最后进行机加工去除多余材料达到图纸要求形状与尺寸。优选地，所述步骤(2)中，所述惰性气体的压强为3～7MPa。在一定范围内，压力越大，粒子飞行速度越大，撞击基体时速度越大，与基体结合越好；镁铝合金粉末可通过这个高压气体加速到超过600m/s的速度，进而形成高性能致密沉积体。优选地，所述惰性气体为氩气或氮气。优选地，所述待喷涂颗粒的粒径为5～60μm。粒径过大或过小，都影响颗粒的速度，影响粒子最终的沉积状态，从而影响沉积体的结构；申请人经过大量创造性探索发现，当待喷涂颗粒的粒径为上述范围时，能达到更好的修复效果。优选地，所述步骤(2)中，用惰性气体负载待喷涂颗粒经加热至200～600℃，所述待喷涂颗粒的粒径为10～60μm。对于镁合金或铝合金采用上述温度能实现更好的修复效果；温度过低，颗粒熔融状态不佳，塑性变形不充分，导致涂层不致密，结合强度低；温度过高，颗粒氧化严重，造成涂层夹杂氧化皮，造成涂层结合强度低。优选地，所述步骤(1)中，将镁铝合金结构件待修复区域的表面进行清洁和打磨处理后，镁铝合金结构件待修复区域的表面粗糙度不大于2.5μm；更优选地，镁铝合金结构件待修复区域的表面粗糙度不大于1μm。上述打磨后的表面更易与沉积体形成冶金结合，产生较高的结合性能。优选地，所述待喷涂颗粒的沉积厚度为100～700μm/循环。更优选地，所述待喷涂颗粒的沉积厚度为300～400μm/循环。专利技术人经过大量探索发现，上述沉积厚度既能兼顾加工效率，也不会降低沉积体性能。优选地，所述待修复镁铝合金结构件材料为ZM2、ZM6型镁合金，或所述待修复镁铝合金结构件材料为ZL101、6061、7075型铝合金；所述待喷涂颗粒的材料为ZM2、ZM6型镁合金粉末，或所述待喷涂颗粒的材料为ZL101、6061、7075型铝合金粉末。所述待喷涂颗粒的材料与待修复的区域材料可以相同也可以不同，一般而言采用喷涂与待修复的区域材料来修复部件本身。同时，本专利技术还提供一种由所述的修复方法制备得到的镁铝合金结构件。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术镁铝合金结构件修复方法，至少具有以下几点优势：第一、技术优势明显，特别适合结构件的修复；第二、修复体致密且与镁铝合金部件基体实现冶金结合，结合强度超过70MPa，能与铸造材料相媲美；第三、修复体厚度及形状不受限，可用于各种损毁程度的镁铝合金部件修复；第四、修复过程简单，无需热处理，对修复部件造成的影响小，成本低，生产效率高。附图说明图1为本专利技术喷枪喷嘴形状改造前后对比图；图2为利用本专利技术镁铝合金结构件的修复方法修复前后结构件表面图。具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本专利技术所述镁铝合金结构件的修复方法的一种实施例，本实施例所述修复方法具体如下：(1)对镁铝合金结构件待修复区域的表面进行清洁和打磨处理；将镁铝合金结构件待修复区域的表面进行清洁和打磨处理后，镁铝合金结构件待修复区域的表面粗糙度不大于2.5μm；(2)采用冷气动力喷涂技术，用惰性气体负载待喷涂颗粒经加热至200℃后，喷涂于待修复的区域表面；其中，所述惰性气体通过管道与喷枪连接；在喷枪中，惰性气体和待喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁铝合金结构件的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)对镁铝合金结构件待修复区域的表面进行清洁和打磨处理；/n(2)采用冷气动力喷涂技术，用惰性气体负载待喷涂颗粒经加热至200～800℃后，喷涂于待修复的区域表面；其中，所述惰性气体通过管道与喷枪连接；在喷枪中，惰性气体和待喷涂颗粒被加热至200～800℃；所述喷枪喷嘴出口的直径为6～12mm，所述喷枪的枪口与待修复部件表面的距离为20～50cm；/n(3)对修复部件的表面涂层进行机械加工，得到修复后的镁铝合金结构件。/n

【技术特征摘要】
1.一种镁铝合金结构件的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对镁铝合金结构件待修复区域的表面进行清洁和打磨处理；
(2)采用冷气动力喷涂技术，用惰性气体负载待喷涂颗粒经加热至200～800℃后，喷涂于待修复的区域表面；其中，所述惰性气体通过管道与喷枪连接；在喷枪中，惰性气体和待喷涂颗粒被加热至200～800℃；所述喷枪喷嘴出口的直径为6～12mm，所述喷枪的枪口与待修复部件表面的距离为20～50cm；
(3)对修复部件的表面涂层进行机械加工，得到修复后的镁铝合金结构件。


2.如权利要求1所述的镁铝合金结构件的修复方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述惰性气体的压强为3～7MPa。


3.如权利要求1或2所述的镁铝合金结构件的修复方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气或氮气。


4.如权利要求1所述的镁铝合金结构件的修复方法，其特征在于，所述待喷涂颗粒的粒径为5～60μm。


5.如权利要求4所述的镁铝合金结构件的修复方法，其特征在于，所述步骤(2)中，用惰性气体负载待喷涂颗粒经加热至200～...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄仁忠，叶云，张科杰，黄健，曾良，谢迎春，
申请(专利权)人：广东省新材料研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44