周 艷，李 林，姜 凱

(中國航發(fā)貴州黎陽航空動(dòng)力有限公司，貴陽 550017)

0 引言

某葉片是葉尖磨損后經(jīng)激光熔覆增材修復(fù)的零件，在熒光檢查過程中未發(fā)現(xiàn)任何缺陷，但在目視檢查過程中，在葉尖增材熔覆處發(fā)現(xiàn)黑色線狀顯示，該顯示目視可見明顯、熒光反復(fù)檢查不可見，為了判別黑色線狀顯示的缺陷性質(zhì)，選3件典型樣件，通過幾種方案進(jìn)行試驗(yàn)與驗(yàn)證。

葉片目視(放大鏡)缺陷形貌見圖1，葉片熒光顯示見圖2。

圖1 葉片目視黑線顯示位置(從左到右分別為1#、2#、3#)Fig.1 Display position of visual black line of blade (1#, 2#, 3# respectively from left to right)

圖2 葉片熒光缺陷顯示(從左到右分別為1#、2#、3#)Fig.2 Fluorescent defect display of blade (1#, 2#, 3# respectively from left to right)

1 方案制定

1.1 熒光檢測

熒光檢測是通過毛細(xì)現(xiàn)象作用，滲透液滲入到各類開口于表面的細(xì)小缺陷中，清除附著于表面上的多余滲透液，經(jīng)干燥后施加顯像劑，缺陷中的滲透液在毛細(xì)現(xiàn)象的作用下被重新回滲到零件表面，形成放大了的顯示，在黑光下觀察，缺陷處發(fā)出黃綠色的熒光顯示。

滲透檢測能否檢測出零件表面開口缺陷，一方面取決于滲透材料的性能，另一方面取決于缺陷狀況。根據(jù)缺陷內(nèi)滲透液滲入深度公式h≈acosθ/kp0可以看出(h為滲透液滲入缺陷的深度，k為缺陷的寬深比，acosθ為滲透液的性能，p0為大氣壓力)，該葉片因?yàn)楸砻婀鉂嵍雀?，表面缺陷非常?xì)微、致密，檢測難度大，所以該葉片滲透檢測都是采用最高靈敏度的后乳化熒光滲透檢測法(材料為美國生產(chǎn)的4級(jí)靈敏度后乳化滲透檢測材料)，熒光檢驗(yàn)后無顯示，顯然并非材料原因造成。是否是缺陷狀況影響了缺陷的檢出呢？缺陷的寬深比小，檢測靈敏度高，反之靈敏度低。導(dǎo)致缺陷寬深比小的原因一方面可能是缺陷內(nèi)污染造成滲透液無法滲入，降低了缺陷的檢出率，另一方面是缺陷本身寬度太小，深度太小，滲透液雖然能滲入，但是在后續(xù)的清洗工序中很容易被洗掉，造成缺陷處無任何熒光液殘留，因此缺陷也無法顯示。為了排除缺陷寬度小、深度小及污染原因等進(jìn)行了酸腐蝕檢查。

1.2 腐蝕檢測

為了排除缺陷寬深比太大造成的缺陷無法檢出，對1號(hào)葉片進(jìn)行了打磨并安排了腐蝕檢驗(yàn)，利用酸對金屬強(qiáng)烈的腐蝕作用將零件表面的氧化物等雜質(zhì)去除，將缺陷開口打開，使?jié)B透液滲入，腐蝕之后在放大鏡下觀察，線形顯示依然存在，對該葉片再次進(jìn)行了熒光檢查，結(jié)果仍然無任何熒光顯示痕跡。腐蝕后目視零件黑線顯示見圖3所示，腐蝕后熒光檢驗(yàn)見圖4所示。

因此，缺陷狀況(包括缺陷開口寬度，污染物堵塞)造成缺陷未檢出的推論是不成立的。為了進(jìn)一步確定黑線顯示的性質(zhì)，對3件樣件進(jìn)行了金相檢查。1#為顯示處腐蝕后的葉片，2#為腐蝕處打磨過的葉片，3#為未做任何處理的葉片。

圖3 腐蝕后目視黑線顯示圖 (1# 見腐蝕痕跡)Fig.3 Display of visual black line after corrosion (1# corrosion trace found)

圖4 腐蝕后熒光顯示圖(1#)Fig.4 Fluorescent display after corrosion (1#)

1.3 金相驗(yàn)證

表面宏觀觀察：

經(jīng)宏觀觀察，送檢三件葉片(分別標(biāo)記為1#、2#、3#)線性缺陷位置相同，均出現(xiàn)于葉身盆向進(jìn)氣邊側(cè)、距離葉尖約2 mm處，三件葉片的缺陷放大后均為斷續(xù)分布的黑線，黑線處未見明顯開口，屬于同類型缺陷。

表面電鏡觀察及能譜分析：

詳見表1能譜結(jié)果表。

表1 能譜結(jié)果表 (mass%)

缺陷剖面觀察：

取2#缺陷橫向金相試樣，磨至缺陷位置后拋光、腐蝕后觀察(傾斜45°，觀察是否磨至缺陷)，在增材和葉片的交界，有深度約7 μm的疑似缺陷，繼續(xù)磨制試樣，拋光、腐蝕后觀察，在每次磨制的試樣面上，疑似缺陷深度均較淺。增材部分組織為縱向分布的枝晶和枝晶間共晶相，葉片基體組織為顆粒狀+短棒狀δ相、少量碳氮化合物。

表2 能譜結(jié)果表 (mass%)

缺陷表面磨制觀察：

將3#缺陷切割后，沿缺陷表面小心磨制，磨制的平面恰好與缺陷表面平行時(shí)拋光(缺陷位于葉身凹陷處)，在三維視頻儀測得黑線缺陷凹坑深約12.8 μm。在顯微鏡下觀察，黑線長約2.3 mm(未磨制時(shí)長2.5 mm)，黑線兩側(cè)有大量殘留的凹坑，在尾端可見氧化皮形貌，氧化皮厚度約5 μm，掃描電鏡對基體、缺陷進(jìn)行能譜分析，缺陷處含有少量Si、Ca等雜質(zhì)元素，O元素含量較高，合金元素比例與基體較接近。

經(jīng)宏觀觀察，送檢三件葉片線性缺陷位置相同，均出現(xiàn)于葉身盆向進(jìn)氣邊側(cè)、距離葉尖約2 mm處，均表現(xiàn)為黑線狀，為同類型缺陷。通過磨制3#缺陷表面金相高倍試樣，測得缺陷深度約12.8 μm，缺陷尾端可見氧化皮形貌，經(jīng)能譜分析確定為氧化皮；磨制2#缺陷深度方向試樣，觀察到的缺陷深度較淺，約7 μm，位于增材和葉片的交界。故判斷黑線缺陷性質(zhì)為增材與基體未熔合的間隙。

2 結(jié)論

葉片激光熔覆修復(fù)后，要對葉片型面進(jìn)行拋修，黑線出現(xiàn)的區(qū)域?qū)儆谌~盆凹陷處，拋修時(shí)不易去除；當(dāng)增材與基體存在間隙時(shí)，拋修后在該區(qū)域?qū)埩糇疃?。送檢3件葉片黑線深度較淺，后續(xù)拋光、噴丸、振動(dòng)光飾等表面加工，對間隙有一定的掩蓋作用，使電鏡難于分辨、熒光無顯示；由于缺陷處有黑色氧化皮存在，故目視反而容易發(fā)現(xiàn)。因此，此零件目視可見熒光未見的黑線顯示，為葉片在增材過程中殘留的增材與基體未融合的間隙，且增材與基體之間無組織異常，不存在表面開口。此目視可見的顯示不是不連續(xù)性缺陷造成的，屬于氧化物的殘留，顯示對葉片的質(zhì)量無任何影響，屬于熒光檢查合格零件。