激光熔覆修复燃气轮机

燃气轮机作为一种重要动力装置广泛运用于地面发电、舰艇和航空工业。我国目前的西气东输工程需求大量的燃气轮机。一些先进的燃气轮机透平的动叶和喷嘴都采用复杂的冷却和涂层技术。

显然，延长这些部件的工作期限或者对于那些尚未达到设定使用寿命仅在工作中受到局部损伤与失效的部件运行修复，或者对那些用过且变质的部件运行翻新，使其性能得以恢复到原设计水平，是一件很在意义的事情。按美国1981年的价格每只叶片价格约800~1300美元，对一台发电用的燃气轮机的一级动叶大约有60~70只叶片，更换全部叶片即意味着价值10万美元之损失。军用飞机或舰艇用燃气轮机作同样更换时其价格只能高于此数字。

基于可靠性的要求和经济上的理由，燃气轮机的维修已形成为一种产业，据考察。1991年全美的航空燃气轮机维修业的产值超过年8亿美元。对燃气轮机尤其是其热端部件的维修，近年来美、欧各国都相应的发展许多新技术，可以说燃气轮机的维修成为涉及材料、焊接、加工、涂层等众多新技术密集的一种产业。

燃气轮的热端部件如典型的动叶与喷嘴，在工作过程中通常遭受表面的和内部的两类损伤。内部损伤涉及微细组织的退化蜕变，它随工作过程缓慢地进行。

就外部损伤来说，运行环境的差异可归为两类：即工业用燃气轮机或舰用、航空用燃气轮机。前者如陆基电站，处在相对较为稳定的情况下运转很长时间，故而热疲劳向题在这类发动机中就显得不那么突出。由于舰用燃气轮机在盐雾的条件下运转，其外部侵蚀主要是氧化，而硫化或热腐蚀则成为次要的。

在燃气轮机零部件维修时，可以采取激光熔覆修复技术。目前，我国燃气轮机激光修复技术已有相当多的积累与成功应用业绩，已达到或接近 GE 、MTU 和 PW 等公司的技术水平，可以为我国燃气轮机的制造与维修提供有效服务。

激光熔覆这种修复与再制造的工艺，一是强化功能，可以通过熔覆层增强基材性能；二是修复功能，主要体现在修复材料表面的孔洞和裂纹，恢复已磨损零件的几何尺寸和性能，对几乎整个机械制造业有着非常大的应用价值。

与其他传统表面处理技术相比，激光熔覆具有其特性和优势：

1.冷却速度快（高达10^6℃/s），属于快速凝固过程，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相，如非稳相、非晶态等；

2.涂层稀释率小于5%，与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合，获得涂层成分和稀释度可控的良好熔覆层，保证性能不变质；

3.采用高功率密度快速熔覆，加热速度快，对基材的热输入、热影响区和畸变较小；

4.粉末选择几乎没有任何限制，可以在低熔点金属表面熔敷高熔点合金；

5.熔覆层的厚度及硬度范围大，且熔覆层微观缺陷少，性能更优；

6.工艺过程采用数控控制，无接触处理，自动化操作，方便、灵活，可控性强。

我国是一个大国，军用与民用飞机与舰艇很多，西气东输在即，地面燃气发电也越来越多。出国修理燃气轮机不是长远之计。立足国内，发展我国自己独特的燃气轮机热端部件修复与重建高新技术，建立燃机激光加工修复技术系统工程是十分必要的。