[发明专利]一种飞机超强钢部件磨损面梯度修复与增强方法

说明书

本发明涉及材料加工技术及表面技术领域，具体为一种飞机超强钢部件磨损面梯度修复与增强方法，包括以下步骤：基于长期的超强钢激光熔覆修复经验和数据、激光喷丸强化项目相关数据以及高分子固体润滑膜制备数据，形成超强钢部件用的梯度修复与增强工艺专家系统，并将其集成在计算机上；选用30CrMnSiNi2A钢的基材，并采用不同规格的砂纸将基材磨损区域打磨光滑，采用无水乙醇清洗擦拭干净；根据待修复部件的形状、材料及服役性能要求，在梯度修复与增强工艺专家系统中，匹配性选择合适的修复粉末、激光熔覆修复工艺参数、后处理工艺参数。本发明改善了激光熔覆制备的修复层表面应力状态与晶粒尺寸分布，从而提高了修复层的表面硬度，增强了修复层磨损抗力。

技术领域

本发明涉及材料加工技术及表面技术领域，具体为一种飞机超强钢部件磨损面梯度修复与增强方法。

背景技术

随着现代航空工业的迅速发展，飞机超强钢部件服役环境与要求更加复杂苛刻，其中磨损是致使大量机械设备失效的重要原因，并产生巨大的经济损失。因此，亟需运用先进表面工程技术对飞机磨损失效的超强钢部件进行再制造表面修复。但是，单一的表面修复与强化技术已逐渐不能满足该类部件长服役寿命、高频次作动的需求，多种表面修复与强化技术的耦合是表面技术发展的新趋势。

采用先进的表面修复与增强技术，在磨损区域制备由修复层、增强层、耐磨层组成的三梯度涂层，是实现飞机超强钢部件磨损区域修复与预防，确保其可靠作动、长效服役最直接有效的方法。

激光熔覆技术具有热影响区小、变形小、近净成型、选区性强、自动化程度高且可实现冶金结合等特点，被广泛应用于恢复高价值零部件的几何和结构性能。但是，激光熔覆层在快速熔凝的过程中，熔池深度方向存在温度梯度，不同位置的温度和冷却条件各异，诱发不均匀相变并伴随相变应力的产生，从而使激光熔覆修复层呈拉应力分布。修复层的残余拉应力严重影响其疲劳性能与摩擦学性能，因此需要对修复层进一步强化，消除残余拉应力。激光喷丸强化具有相较于机械喷丸有更高的应变速率(约106/s)，具有引入残余应力深度大、无热输入、可控性强等优点，可在激光熔覆层表面引入更深层次残余压应力层的同时细化表层组织，从而赋予激光熔覆层更高的硬度，这是提高修复层疲劳性能与摩擦学性能的关键。在另一方面，为进一步提升超强钢部件的服役可靠性，需降低摩擦副界面的摩擦系数，固体润滑涂层技术可在高温、高负荷、超低温、少油或无油润滑等苛刻条件下明显降低摩擦系数。

关于金属部件的梯度修复，CN111621779A公开了一种用于修复飞机起落架内壁的梯度材料的激光复合处理方法，该方法利用过渡层的制备减少激光熔覆修复过程中对超强钢的热损伤，而后进行激光熔覆修复，其目的在于利用激光熔覆实现起落架内壁的修复，并不能实现磨损防护。

CN104404510A公开了一种利用钎焊和激光熔覆修复冷轧辊的方法，利用钎焊制备打底层，运用两次激光熔覆制备修复层，该方法仅实现了冷轧辊几何状态的修复而无性能的提升与损伤的预防，并且钎焊的高热输入与两次激光熔覆的交变热输入将导致待修复基材性能的损失，并不适应于本发明中提及的超强钢修复对象。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种飞机超强钢部件磨损面梯度修复与增强方法，通过采用表面工程领域多技术耦合修复与强化理念，利用激光熔覆、激光喷丸、固体润滑涂层技术在超强钢部件磨损区域制备修复-增强-耐磨三梯度涂层，实现磨损表面的修复与预防，克服传统单一手段在修复层制备过程中存在的结合强度低、耐磨性差等不可避免的问题。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种飞机超强钢部件磨损面梯度修复与增强方法，包括以下步骤：

(A)基于长期的超强钢激光熔覆修复经验和数据、激光喷丸强化项目相关数据以及高分子固体润滑膜制备数据，形成超强钢部件用的梯度修复与增强工艺专家系统，并将其集成在计算机上；