【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料表面强化，涉及一种镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法。
技术介绍
1、镍基高温合金作以其优异的力学性能、良好的抗氧化和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空发动机的燃烧室、涡轮增压部件等热端部件上，随着现代航空发动机的承载能力和性能要求的不断提升，热端部件的服役环境更加恶劣。发动机热端部件受到高压载荷、高温引起的热载荷、高转速引起的离心载荷和振动载荷等多重载荷作用，在服役过程中易因表面加工缺陷引起裂纹萌生扩展，存在疲劳断裂等问题，严重影响飞机的安全可靠服役。表面质量对航空发动机高温合金热端部件的疲劳性能至关重要，因此需采用合适的表面强化工艺技术对表面进一步加工强化，进而提高零件疲劳性能。
2、对国内各数据库进行了检索，无相关文献。对国内外专利数据库进行搜索，无相关内容。高频激光脉冲表面冲击强化方法可应用于变形高温合金、铸造高温合金、粉末高温合金等材料，可应用于航空发动机叶片、涡轮盘榫头等关键部位，具有良好的应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是利用高频率脉冲激光冲击诱导产生的等离子爆炸冲击波，冲击波作用使变形高温合金材料发生塑性变形，引入高幅值残余压应力，残余压应力可抑制疲劳裂纹萌生，且其具有一定深度，抑制疲劳裂纹扩展，可以有效提高高温合金部件疲劳性能。本专利技术的特点是，激光脉冲频率高、激光热作用小，采用扫描方式处理大面积区域，优点是处理效率高、零件表面不需要涂覆保护层，工艺简单容易实施。
2、为实现上述目的，本专利技
3、1)高频激光喷丸强化设备以高频固体脉冲yag激光器为能量源，激光脉冲频率f：≥1000hz，脉冲宽度w：10ns～30ns，脉冲能量e：20mj～50mj，聚焦光斑直径d：ф0.2～ф0.5mm；
4、2)脉冲激光以去离子水为介质进行传导，去离子水作为传导介质的同时形成水膜成为激光喷丸用的水约束层；
5、3)脉冲激光沿x轴连续移动，以扫描方式在零件表面形成喷丸条带，扫描速度γ：γ＝d*f*(1-η)，条带在y轴方向逐个搭接实现零件大面积强化处理；条带搭接率η应不低于75％，条带宽度为光斑直径d；
6、4)激光喷丸过程中，激光聚焦光斑可直接作用高温合金材料表面，材料表面不需要涂覆防护涂层，激光喷丸后也不需要进行后加工处理。
7、所述高频固体脉冲yag激光器产生的脉冲激光经聚焦后作用在待处理的材料表面。
8、所述激光脉冲的功率密度应为3gw/cm2～5gw/cm2。
9、所述根据确定的功率密度，选择脉冲能量、脉冲宽度和聚焦的光斑直径。
10、所述步骤3)条带搭接率：大于75％，条带宽度为光斑直径d。
11、所述扫描路径为“s”型或“ii”型。
12、所述步骤2)去离子水的电导率大于15mω.cm。
13、所述步骤3)强化处理次数一般为1次，根据零件强化性能要求，也可多次强化，但不得超过3次。
14、镍基高温合金零件表面使用酒精、丙酮或清洗剂彻底清理，确保表面无附着物和油污。
15、本专利技术的优点在于：本专利技术使用固体激光器激发超高频率脉冲激光，脉冲激光在高温合金表面冲击诱导产生等离子爆炸，等离子爆炸波在水层约束下能量逐步增大并超过材料动态屈服极限，使得高温合金表层发生塑性变形，在材料近表层引入高幅值残余压应力，残余压应力可抑制疲劳裂纹萌生，且其具有一定深度，抑制疲劳裂纹扩展，可以有效提高高温合金部件疲劳性能。有益效果如下：
16、其一，采用扫描+条带搭接方式，实现大面积强化，无需考虑光斑之间的搭接方式，工艺简单容易实施。
17、其二，热作用小，零件处理前不需要涂覆保护涂层，零件激光强化后表面无烧蚀层，不需要进行额外加工。
18、其三，强化效率高，可达100cm2/min，是传统激光喷丸强化工艺的10倍以上。
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1.一种镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述高频固体脉冲YAG激光器产生的脉冲激光经聚焦后作用在待处理的镍基高温合金材料表面。
3.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述激光脉冲的功率密度应为3GW/cm2～5GW/cm2。
4.根据权利要求3所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述根据确定的功率密度，选择脉冲能量、脉冲宽度和聚焦的光斑直径。
5.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述步骤3)条带搭接率：大于75％，条带宽度为光斑直径D。
6.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述扫描路径为“S”型或“II”型。
7.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述步骤2)去离子水的
8.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述步骤3)强化处理次数一般为1次，根据零件强化性能要求，也可多次强化，但不得超过3次。
9.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，镍基高温合金零件表面使用酒精、丙酮或清洗剂彻底清理，确保表面无附着物和油污。
...【技术特征摘要】
1.一种镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述高频固体脉冲yag激光器产生的脉冲激光经聚焦后作用在待处理的镍基高温合金材料表面。
3.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述激光脉冲的功率密度应为3gw/cm2～5gw/cm2。
4.根据权利要求3所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述根据确定的功率密度，选择脉冲能量、脉冲宽度和聚焦的光斑直径。
5.根据权利要求1所述的镍基高温合金用扫描条带式超高频激光喷丸强化方法，其特征在于，所述步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：王强，王一鸣，王欣，宋颖刚，罗学坤，许春玲，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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