15、激光加工技术在航空航天领域的应用与优势

激光加工技术在航空航天领域的应用与优势

在航空航天等众多重要工业领域，激光加工技术正发挥着越来越关键的作用。本文将深入探讨激光加工技术在航空航天领域的应用，包括激光沉积、切割、焊接和钻孔等方面，并详细分析其优势和实验结果。

镍基复合涂层的激光沉积

在金属材料表面涂覆涂层是提高材料性能的重要手段。研究人员成功地在45#中碳钢上沉积了致密、无裂纹且结合良好的Ni60 - 30 wt%Ni复合涂层。这一过程可以在较宽的激光功率或沉积温度范围内实现，并且涂层厚度会随着激光功率的增强而增加。

在沉积过程中，具有塑性变形的Ni颗粒均匀地嵌入Ni60基体中。这种塑性变形有助于释放复合涂层在沉积过程中产生的残余应力，从而实现无裂纹和致密的涂层。此外，在涂层与基体的界面处形成了富Ni层，这一较软的富Ni层起到了过渡层的作用，有助于硬涂层与基体之间的强粘附。

航空航天领域的激光加工技术

在航空航天工业中，激光制造方法被广泛用于制造新零件或修复现有零件。目前主要的激光加工技术包括激光切割、焊接和钻孔。

激光钻孔

激光钻孔主要用于燃气轮机、喷嘴导向叶片和燃烧环等部件，以提供冷却功能。在现代喷气发动机中，气体温度可高达2000°C，远高于燃烧室和涡轮叶片所用镍合金的熔点。通过在部件上钻孔，冷却空气可以形成冷却膜，保护部件表面免受高温燃气的影响。

冷却孔的制造可以采用电火花加工（EDM）或激光加工。EDM通过电极与工件之间的电火花放电来钻孔，但存在一些缺点，如不适合高或可变入射角的孔加工、需要复杂的耗材工具和电解液、不适合钻穿陶瓷或陶瓷涂层材料等。相比之下，激光钻孔具有更高的效率和更好的适应性。 </