科研進展
重慶研究院在單晶高溫合金葉片激光修復研究中取得進展
時間：2025-04-09編輯：3D打印技術研究中心
復雜結構單晶高溫合金葉片長期服役于極端高溫/高應力耦合環(huán)境，易發(fā)生葉尖磨損失效。激光修復憑借“精準控形、逐層外延”的優(yōu)勢，成為單晶葉片修復的主流技術。
近日，我院3D打印技術研究中心在《Journal of Alloys and Compounds》期刊上發(fā)表了題為“Mechanism of microstructure evolution of DD5 single-crystal superalloy fabricated by dual-wavelength laser powder bed fusion”的研究進展，這也是國內外首次報道DD5單晶同軸雙波長激光粉末床修復技術。針對單晶葉片非(001)晶面激光修復特有的G/R場耦合調控難題，該論文提出熔池熱力學梯度與晶體外延生長的動態(tài)耦合機制是決定單晶完整性的核心要素，而通過同軸雙波長激光協(xié)同調控可實現(xiàn)熱-力-相變多場耦合過程的精準匹配。論文作者采用同軸雙波長激光粉末床修復新工藝，通過調節(jié)軸向/徑向熱流比例解決了復雜曲面非對稱熱傳導導致的G/R失配問題。研究結果發(fā)現(xiàn)，通過同軸雙波長實時補償熔池溫度梯度分布，動態(tài)匹配枝晶外延生長方向與基底晶體取向，可保證單晶結構連續(xù)外延生長。
該研究成果揭示了晶面取向對單晶完整性的決定性影響，有力佐證了同軸雙波長技術在調控枝晶外延生長方面的技術優(yōu)勢和潛力，為揭示單晶葉片非(001)晶面激光修復枝晶外延生長機制和界面缺陷動態(tài)演化規(guī)律奠定科學基礎，為復雜空心單晶葉片激光粉末床修復形性協(xié)同調控提供理論支撐，對于建立更廣義的復雜曲面單晶高溫合金葉片修復提供了新范式。
重慶研究院王林志副研究員為論文的第一作者兼通訊作者，該研究工作得到了國家自然科學基金、中國科學院金屬研究所、中國科學院青年創(chuàng)新促進會等支持。
圖1 同軸雙波長激光粉末床修復DD5合金晶界分布及晶面取向偏差角統(tǒng)計圖
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838825015725
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