【摘 要】
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镍基高温合金因具有良好的高温强度,抗氧化性和抗热腐蚀性,被广泛应用在航空航天、能源、化工等工业的高温零部件上。但在其成型、运输以及存储过程中,合金表面会被氧化形成一层氧化膜,氧化膜的存在极大的影响了合金的后处理质量。因此在使用时需要对合金表面的氧化膜进行清除。目前传统表面清洗方法会造成基材损伤,效率低且污染环境,而绿色、高效、高精度的激光清洗技术便可作为氧化膜清洗的一种有效手段。鉴于此,本文以GH
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镍基高温合金因具有良好的高温强度,抗氧化性和抗热腐蚀性,被广泛应用在航空航天、能源、化工等工业的高温零部件上。但在其成型、运输以及存储过程中,合金表面会被氧化形成一层氧化膜,氧化膜的存在极大的影响了合金的后处理质量。因此在使用时需要对合金表面的氧化膜进行清除。目前传统表面清洗方法会造成基材损伤,效率低且污染环境,而绿色、高效、高精度的激光清洗技术便可作为氧化膜清洗的一种有效手段。鉴于此,本文以GH3128镍基高温合金表面氧化膜为研究对象,利用纳秒脉冲激光器进行清洗实验,探究激光工艺参数对GH3128合金表面氧化膜清洗效果以及清洗后基材力学性能的影响规律。并结合激光与材料温度关系模型,分析氧化膜的去除机制。研究内容和结果如下:（1）设计正交试验和单因素实验,探究不同工艺参数（激光能量密度、扫描速度）对GH3128镍基高温合金表面清洗效果的影响规律。通过对比能量密度在0.50J/cm~2—1.99J/cm~2、扫描速度在6000mm/s—10000mm/s下清洗后表面形貌、元素含量以及表面粗糙度,得出能量密度为0.88J/cm~2、扫描速度为7000mm/s时,清洗效果最好。表面粗糙度减小至0.171μm,氧元素含量降到谷值为2.42wt.%。表面粗糙度和氧元素含量随激光能量密度的增加或扫描速度的增大,均呈先减小后增加的趋势。清洗表面的环形弹坑、飞溅颗粒及残留的氧化膜是粗糙度增加的主要原因。（2）将激光能量与材料温度间的关系模型与清洗表面的微观形貌特征相结合,揭示激光清洗GH3128合金表面氧化膜的去除机制。在激光能量密度小于0.88J/cm~2时,发生了热膨胀爆炸机制。在激光能量密度大于1.57J/cm~2时,发生的是反冲压力溅射机制。（3）对不同工艺参数（激光能量密度、扫描速度）清洗前后的样品进行表面显微硬度、室温拉伸性能、高温拉伸性能以及摩擦磨损性能测试。分析不同激光工艺参数对GH3128合金力学性能的影响。结果表明,在能量密度小于0.88J/cm~2时,表面显微硬度没有明显变化。在0.88J/cm~2到1.99J/cm~2范围内,基材的显微硬度会略有增加。改变扫描速度对GH3128合金的显微硬度没有影响。激光清洗可以轻微提高GH3128合金的高温拉伸性能和耐磨性,对室温拉伸性能没有影响。
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