超声对激光熔覆成形中熔池润湿行为的影响研究

作者：姚喆赫; 沈奇艳; 葛宏江; 王振; 董刚; 叶钟; 李琳; 姚建华^*

来源：表面技术, 2022, 51(10): 20-29.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.10.003

• 激光熔覆
• 超声振动
• 润湿行为
• 熔池
• 宏观形貌
• 微观组织

目的 对比有无超声作用下熔体润湿行为，阐明超声对于熔体润湿行为的影响及作用机制，为超声辅助激光熔覆高质量成形提供参考。方法 基于高速相机拍摄研究了超声对于液滴润湿性的作用效果，进而研究了超声辅助激光熔覆过程中熔池的润湿行为，使用Canny算法提取熔池轮廓，采用体视显微镜和共聚焦显微镜观察试样宏观形貌，采用光学显微镜观察分析微观组织。结果 将超声振动施加于金属液滴，其在基板表面润湿性增强，金属液滴与基板接触面积增大39.3%。在熔覆过程中引入超声振动，熔池面积显著增大。随着超声功率比的增强，熔覆层的熔高降低，熔深减小，熔宽逐渐增大，熔覆层逐渐由弧形轮廓变为扁平。当超声功率比为80%时，熔覆层高度为无超声下的75.2%，熔覆层和基体之间的润湿性显著改善。在微观形貌上，超声能够改变晶粒生长方向，抑制枝晶外延生长。结论 超声振动作用于激光熔覆过程中，促进了熔体的润湿作用且加大了熔池流动性。熔体润湿行为的改变导致扁平熔覆层形状的形成，熔覆过程中熔池面积增大，熔池流动性增强，导致晶粒生长方向与枝晶长度的改变。

• 单位
  浙江工业大学; 杭州汽轮机股份有限公司