涡轮叶片气膜冷却孔的同轴水射流辅助激光钻孔技术

摘要： 采用532纳米Nd:YVO4纳秒激光在同轴水射流辅助环境下对镍基单晶涡轮叶片的气膜冷却孔(FCHs)进行加工。通过透射电子显微镜重点研究了FCHs侧壁的微观结构。随着水流量增加，FCHs周围热影响区(HAZ)的平均厚度逐渐减小。HAZ内的主要相组成从β-NiAl逐渐演变为β-NiAl+γ-Ni混合相，其中部分γ-Ni颗粒沿(111)晶面形成孪晶结构。当层流水流量≥3.1米/秒时，同轴水射流辅助激光加工的部分FCHs可完全避免HAZ产生；当水流量≥5.1米/秒时，FCHs周围不会出现包括HAZ、微裂纹及相变在内的任何加工缺陷。该工艺可制备表面质量优异的气膜冷却孔。最后探讨了水流介质对FCHs加工质量的影响机制。