1.本公开涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种激光熔覆修复的性能测试方法、激光熔覆修复方法及装置。
背景技术：2.激光熔覆，或称为激光金属直接沉积(laser direct metal deposition)成型制造技术，是通过激光束将基体金属上的合金粉末涂层熔化为熔覆层，使之与基体金属上熔化的薄层冶金结合的技术。激光熔覆具有结合强度高、热影响小和修复精度高等特点，被广泛用于修复质量高、形状复杂、性能要求高的构件。但是，激光熔覆基于快速定向凝固技术，该技术中高温合金形成的柱状晶消除了垂直于应力轴的横向晶界，具有宏观力学性能上的各向异性，使得修复后构的力学性能发生变化。因此，需要考虑采用激光熔覆修复构件对构件力学性能的影响。
3.目前，通常按照激光熔覆沉积和垂直于沉积方向截取拉伸试样，进而对拉伸试样进行拉伸性能测试，从而测试激光熔覆成形合金的拉伸性能。但是，在实际修复中，对不同构件的修复需面对多损伤与缺陷、多轴应力状态、零件形状不规则等问题，在测试中难以全面、准确的评估激光修复后构件拉伸性能的变化，从而在现有的拉伸性能测试指导下，对构件的修复质量有待进一步提高。
4.所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：5.本公开的目的在于提供一种激光熔覆修复的性能测试方法、激光熔覆修复方法及装置，能够对不同目标工艺参数下不同界面角度的拉伸试样进行综合分析，从而全面覆盖不规则零件、多轴应力状态、多损伤缺陷等复杂的修复场景，同时对熔覆区、基体区和基体区与熔覆区的界面处分别进行取样，能够更好地测试构件修复后界面区域的各向异性力学性能，准确指导采用激光熔覆进行构件修复中目标工艺参数的选择。
6.为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：
7.根据本公开的第一个方面，提供一种激光熔覆修复的性能测试方法，该方法可以包括：
8.获取至少一组激光熔覆的目标工艺参数，并分别采用每组目标工艺参数进行构件修复，获得第一构件，第一构件包括基体区、熔覆区；
9.在第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，拉伸试样包括第一拉伸试样、第二拉伸试样和第三拉伸试样，第一拉伸试样在基体区与熔覆区的界面处以不同界面角度截取获得，第二拉伸试样在熔覆区以不同界面角度截取获得，第三拉伸试样在基体区以不同界面角度截取获得；
10.获得拉伸试样的性能参数，性能参数包括测试应变参数，测试应变参数通过在预
设拉伸条件下，对拉伸试样进行拉伸测试获得；
11.对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据性能参数确定不同界面角度分别对应的拉伸性能。
12.可选地，性能参数还包括模拟应变参数，模拟应变参数通过在预设拉伸条件下对拉伸试样进行拉伸模拟获得。
13.可选地，性能参数还包括残余应力分布参数，残余应力分布参数通过对不同界面角度的第二拉伸试样进行残余应力测量获得。
14.可选地，性能参数还包括断裂机理，断裂机理通过对拉伸试样的断口进行形貌分析获得。
15.可选地，在第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，包括：
16.根据第一构件的各向异性系数确定角度间隔；
17.在第一构件中以角度间隔截取不同界面角度的拉伸试样。
18.可选地，获取至少一组激光熔覆的目标工艺参数，包括：
19.获取激光熔覆中工艺参数的初始范围；
20.在初始范围中采用正交试验法组合获得至少一组初始工艺参数；
21.分别采用每组初始工艺参数进行构件修复，获得第二构件；
22.在第二构件的修复界面区域进行金相分析，并根据观测结果对初始工艺参数进行筛选，获得工艺参数的目标范围；
23.在目标范围中选择至少一组激光熔覆的目标工艺参数。
24.可选地，对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据性能参数确定不同界面角度分别对应的拉伸性能，包括：
25.对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据测试应变参数计算不同界面角度分别对应的强度参数，强度参数包括屈服强度、抗拉强度中的至少一种；
26.根据强度参数确定不同目标工艺参数中不同界面角度分别对应的拉伸性能。
27.根据本公开的第二个方面，提供一种激光熔覆修复方法，该方法可以包括：
28.获取第三构件中待修复区域的最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角；
29.基于修复夹角对应的界面角度，获取不同目标工艺参数下界面角度对应的拉伸性能，拉伸性能通过第一方面的激光熔覆修复的性能测试方法测试得到；
30.根据拉伸性能获取符合构件修复条件的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复。
31.根据本公开的第三个方面，提供一种激光熔覆修复的性能测试装置，该装置可以包括：
32.构件修复模块，用于获取至少一组激光熔覆的目标工艺参数，并分别采用每组目标工艺参数进行构件修复，获得第一构件，第一构件包括基体区、熔覆区；
33.试样截取模块，用于在第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，拉伸试样包括第一拉伸试样、第二拉伸试样和第三拉伸试样，第一拉伸试样在基体区与熔覆区的界面处以不同界面角度截取获得，第二拉伸试样在熔覆区以不同界面角度截取获得，第三拉伸试样在基体区以不同界面角度截取获得；
34.参数获取模块，用于获得拉伸试样的性能参数，性能参数包括测试应变参数，测试
应变参数通过在预设拉伸条件下，对拉伸试样进行拉伸测试获得；
35.性能分析模块，用于对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据性能参数确定不同界面角度分别对应的拉伸性能。
36.可选地，性能参数还包括模拟应变参数，模拟应变参数通过在预设拉伸条件下对拉伸试样进行拉伸模拟获得。
37.可选地，性能参数还包括残余应力分布参数，残余应力分布参数通过对不同界面角度的第二拉伸试样进行残余应力测量获得。
38.可选地，性能参数还包括断裂机理，断裂机理通过对拉伸试样的断口进行形貌分析获得。
39.可选地，试样截取模块，包括：
40.角度间隔确定子模块，用于根据第一构件的各向异性系数确定角度间隔；
41.拉伸试样截取子模块，用于在第一构件中以角度间隔截取不同界面角度的拉伸试样。
42.可选地，构件修复模块，包括：
43.初始范围获取子模块，用于获取激光熔覆中工艺参数的初始范围；
44.初始参数确定子模块，用于在初始范围中采用正交试验法组合获得至少一组初始工艺参数；
45.第二构件修复子模块，用于分别采用每组初始工艺参数进行构件修复，获得第二构件；
46.目标范围获取子模块，用于在第二构件的修复界面处进行金相分析，并根据观测结果对初始工艺参数进行筛选，获得工艺参数的目标范围；
47.目标参数确定子模块，用于在目标范围中选择至少一组激光熔覆的目标工艺参数。
48.可选地，性能分析模块，包括：
49.强度计算子模块，用于对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据测试应变参数计算不同界面角度分别对应的强度参数，强度参数包括屈服强度、抗拉强度中的至少一种；
50.性能分析子模块，用于根据强度参数确定不同目标工艺参数中不同界面角度分别对应的拉伸性能。
51.根据本公开的第四个方面，提供一种激光熔覆修复装置，该装置可以包括：
52.夹角获取模块，用于获取第三构件中待修复区域的最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角；
53.性能获取模块，用于基于修复夹角对应的界面角度，获取不同目标工艺参数下界面角度对应的拉伸性能，拉伸性能通过第三方面所述的熔覆修复的性能测试装置测试得到；
54.参数选择模块，用于根据拉伸性能获取符合构件修复条件的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复。
55.本公开提供的激光熔覆修复的性能测试方法，根据激光熔覆的目标工艺参数进行构件修复，获得包括基体区、熔覆区的第一构件；再在第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，其中，拉伸试样包括在基体区与熔覆区的界面处以不同界面角度截取获得的第一拉
伸试样，在熔覆区以不同界面角度截取获得的第二拉伸试样，以及在基体区以不同界面角度截取获得的第三拉伸试样；对拉伸试样获取性能参数，其中包括测试应变参数，该测试应变参数通过在预设拉伸条件下对拉伸试样进行拉伸测试获得；进而可以根据该性能参数确定目标工艺参数中不同界面角度对应的拉伸性能。通过本公开提供的方法，从不同界面角度，在熔覆区、基体区以及基体区与熔覆区的界面处截取拉伸试样进行测试，能够全面反映激光熔覆修复构件后，修复界面区域拉伸力学性能各向异性，从而系统性测试损伤构件修复后的状态，全面覆盖不规则零件、多轴应力状态、多损伤缺陷等复杂的修复场景，准确指导采用激光熔覆进行构件修复中目标工艺参数的选择。
附图说明
56.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
57.图1示出了本公开实施方式中一种激光熔覆修复的性能测试方法的步骤流程图。
58.图2示出了本公开实施方式中截取拉伸试样的步骤流程图。
59.图3示出了本公开实施方式中第一拉伸试样的截取示意图。
60.图4示出了本公开实施方式中第二拉伸试样与第三拉伸试样的截取示意图。
61.图5示出了本公开实施方式中获取目标工艺参数的步骤流程图。
62.图6示出了本公开实施方式提供的一种冶金结合界面区域的金相示意图。
63.图7示出了本公开实施方式中确定拉伸性能的步骤流程图。
64.图8示出了本公开实施方式提供的一种激光熔覆修复方法的步骤流程图。
65.图9示出了本公开实施方式提供的一种激光熔覆修复构件的示意图。
66.图10示出了本公开实施方式提供的一种激光熔覆修复的性能测试装置的结构框图。
67.图11示出了本公开实施方式提供的一种激光熔覆修复装置的结构框图。
具体实施方式
68.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。
69.所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。
70.当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某
结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
71.用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
72.激光熔覆在修复构件时，其修复区域的微观组织与其他区域存在很大差异。当修复材料粉末在激光照射下熔化产生熔池时，由于晶粒沿热流方向生长，而激光熔覆采用层层扫描使得水平、垂直方向上均存在较大的温度梯度。修复过程中熔覆区、基体区被多次加热，在热流方向、温度梯度的作用下修复区域的微观组织、晶粒取向存在多样化，从而造成力学性能在不同方向的差异性。
73.图1示出了本公开实施方式中一种激光熔覆修复的性能测试方法的步骤流程图，如图1所示，该方法可以包括步骤110至步骤140。如下所示：
74.步骤110、获取至少一组激光熔覆的目标工艺参数，并分别采用每组目标工艺参数进行构件修复，获得第一构件，第一构件包括基体区、熔覆区。
75.其中，目标工艺参数可以是对构件进行激光熔覆的修复过程中的工艺参数，可以包括激光功率、扫描速率、送粉速度等，根据修复材料粉末、待修复构件特性、加工需求等不同，对工艺参数的数值可以有不同组合。本公开实施方式中，通过获取目标工艺参数的组合进行构件修复，再对修复获得的第一构件进行拉伸性能测试，能够更好地指导实际激光熔覆修复场景中工艺参数的选择。
76.本公开实施方式中，构件可以是零件、器材，也可以是与待修复的零件、器材同种材料的基板、块体等，采用目标工艺参数进行构件修复后，可以获得包括基体区、熔覆区的第一构件，其中，基体区与熔覆区的界面处为修复界面区域。
77.如，可以构件可以采用待修复金属的基板，先对基板进行表面打磨、抛光、清洁等处理，以使基板表面光滑、清洁、平整，再选取对应合金的修复材料粉末在在真空环境下烘干，进而根据目标工艺参数的组合在氩气氛围下采用激光同轴送粉技术进行激光熔覆修复，获得第一构件，其中，原基板为基体区，修复后改性的区域为熔覆区。
78.步骤120、在第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，拉伸试样包括第一拉伸试样、第二拉伸试样和第三拉伸试样，第一拉伸试样在基体区与熔覆区界面处以不同界面角度截取获得，第二拉伸试样在熔覆区以不同界面角度截取获得，第三拉伸试样在基体区以不同界面角度截取获得。
79.其中，界面角度可以是拉伸试样相对修复界面的角度，也可以是拉伸试样相对水平方向的角度。不同界面角度之间可以是等间隔或不等间隔，每一界面角度截取拉伸试样的数量可以相同也可以不同，如对测试精度要求高、应用范围广的界面角度可以适当提高截取拉伸试样的数量，本公开对截取拉伸试样的界面角度数量、大小，以及每一界面角度截取拉伸试样的数量不作具体限制。
80.本公开实施方式中，根据截取位置的不同，拉伸试样可以包括第一拉伸试样、第二拉伸试样以及第三拉伸试样。其中，第一拉伸试样在基体区与熔覆区界面处以不同界面角度截取获得，从而第一拉伸试样部分包含基体区的组织，也部分包含熔覆区的组织；第二拉伸试样在熔覆区以不同界面角度截取获得，从而第二拉伸试样全部包含熔覆区的组织；第
三拉伸试样在基体区以不同界面角度截取获得，从而第三拉伸试样全部包含基体区的组织。另外，第一拉伸试样、第二拉伸试样以及第三拉伸试样之间截取的界面角度可以相同，也可以不同。
81.如，以平行于基板平面的方向为0
°
界面角度，以垂直于基板平面的方向为90
°
界面角度，在第一构件中分别截取不同界面角度的拉伸试样，拉伸试样包括第一拉伸试样、第二拉伸试样以及第三拉伸试样三种，每一界面角度中截取每一种拉伸试样的数量可以大于或等于三个。
82.步骤130、获得拉伸试样的性能参数，性能参数包括测试应变参数，测试应变参数通过在预设拉伸条件下，对拉伸试样进行拉伸测试获得。
83.其中，性能参数可以是对拉伸试样进行实际测试、模拟测试、形貌观测等方式获得的可以表征拉伸性能的参数，如性能参数可以包括测试应变参数，该测试应变参数可以在预设拉伸条件下对拉伸试样进行拉伸测试获得。可选地，预设拉伸条件可以根据不同构件的材料特性、应用环境等进行设置，如预设拉伸条件可以是常温拉伸、高温拉伸等。
84.本公开实施方式中，在拉伸测试的过程中，可以采用dic(digital image correlation，数字图像相关法)应变测量对拉伸试样拉伸过程中表面分布的应变过程进行测量，从而获得拉伸试样的应力-应变曲线，作为测试应变参数，可选地，针对数据偏离异常的拉伸试样可以在同界面角度再次截取并重新测量；另外，在高温拉伸中，如600℃下拉伸，由于dic应变测量易受到热流扰动和噪声影响，因此可以在真空环境下基于高温拉伸的条件对拉伸试样进行拉伸测试，以提高应变测量的精度。本领域技术人员也可以采用其他方式进行应变测量，如采用应变片进行接触式测量，本公开对获取测试应变参数的方式不作具体限制。
85.本公开实施方式中，性能参数中包括第一拉伸试样、第二拉伸试样以及第二拉伸试样的性能参数，从而能够全面考虑熔覆区、基体区以及基体区与熔覆区界面处的力学性能，更准确地表征熔覆修复后第一构件的力学性能变化。
86.步骤140、对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据性能参数确定不同界面角度分别对应的拉伸性能。
87.其中，每一拉伸试样获得对应性能参数后，根据截取该拉伸试样的界面角度，以及截取该拉伸试样的第一构件对应的目标工艺参数，可以进一步确定目标工艺参数下不同界面角度对应的拉伸性能，从而通过多位置、多角度截取拉伸试样，全面测试采用该目标工艺参数进行熔覆修复的情况下构件修复的拉伸性能。
88.本公开的一实施方式中，性能参数还包括模拟应变参数，模拟应变参数通过在预设拉伸条件下对拉伸试样进行拉伸模拟获得。
89.其中，性能参数在测试应变参数的基础上，还可以包括模拟应变参数。模拟应变参数可以是在预设拉伸条件下对拉伸试样进行拉伸过程的模拟得到的应变参数，该预设拉伸条件可以是步骤130中获取测试应变参数的拉伸测试的拉伸条件。本公开中通过在同拉伸条件下分别进行拉伸模拟以及实际的拉伸测试，可以结合实际测量数据与模拟数据分析拉伸试样的拉伸性能，从而能够对测试应变参数进行对比分析，提高数据的可信度、准确率。
90.本公开实施方式中，可以采用有限元模拟在预设拉伸条件下对拉伸试样进行拉伸模拟，有限元模拟是一种数学模拟方法，可以通过数学近似、离散化等方法对物理系统的几
何、载荷工况进行模拟，从而求解结构、热传导等连续性问题。本公开中根据第一拉伸试样、第二拉伸试样以及第三拉伸试样在拉伸测试中的测试应变参数，可以在有限元模拟中对拉伸试样中基体区采用各向同性弹塑性模型，熔覆区采用各向异性弹塑性模型，进而模拟预设拉伸条件下不同拉伸试样的拉伸过程，获得模拟应变参数。
91.本公开的一实施方式中，性能参数还包括残余应力分布参数，残余应力分布参数通过对不同界面角度的第二拉伸试样进行残余应力测量获得。
92.其中，性能参数在测试应变参数的基础上，还可以包括残余应力分布参数。构件在修复过程中可能受到激光熔覆过程各种外界因素的作用与影响，如压力、温度等，而残余应力指外界因素消失后，拉伸试样内部因外界因素残留的作用与影响。残余应力可能会引起构件断裂，影响其抗脆断能力、疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命等。因此，通过对拉伸试样的残余应力分布进行测量，可以对修复后的第一构件进一步综合评估其拉伸性能。
93.本公开实施方式中，可以对不同界面角度的第二拉伸试样进行残余应力测量，以获得关于界面角度的残余应力分布参数。可选地，可以以截取该第二拉伸试样的界面角度为横坐标，以残余应力的数值为纵坐标，建立第一构件中熔覆区关于界面角度的残余应力分布曲线。
94.本公开的一实施方式中，性能参数还包括断裂机理，断裂机理通过对拉伸试样的断口进行形貌分析获得。
95.其中，性能参数在测试应变参数的基础上，还可以包括断裂机理，构件在外力作用下断裂后，通过对断裂的拉伸试样断口进行形貌分析可以确定拉伸试样的断裂机理，如可能是混合断裂、脆性断裂、韧性断裂等。本公开中可以通过宏观分析通过肉眼、光学显微镜等手段对断口进行形貌观测，确定失效模式、断裂起裂点等，也可以进一步采用其他分析仪器，如能谱仪、扫描电镜等对断口的形貌进行观察和分析，以确定断裂机理。通常情况下，不同界面角度、微观组织断裂机理可能存在差异，从而在性能参数的分析中包括断裂机理的分析可以进一步提升对拉伸性能评估的全面性。
96.本公开实施方式中，性能参数可以包括测试应变参数，以及还可以包括模拟应变参数、残余应力分布参数、断裂机理中的至少一种，在实际拉伸性能的测试中，本领域技术人员可以根据实际需求对性能参数进行选取、组合，本公开对此不作具体限制。
97.本公开的一实施方式中，步骤120包括步骤210至步骤220。其中，图2示出了本公开实施方式中截取拉伸试样的步骤流程图，如下所示：
98.步骤210、根据第一构件的各向异性系数确定角度间隔。
99.其中，各向异性系数是用于表征材料各向异性的指标，通常情况下，各向异性系数越大表示材料在不同方向的物理、化学特性差别越大。本公开实施方式中，为了提高对材料中各向异性导致的拉伸性能变化的测试精度，在截取不同界面角度拉伸试样的基础上，可以根据第一构件的各向异性系数确定界面角度的角度间隔，如在各向异性系数较大时，可以减小角度间隔，增加拉伸试样对界面角度的覆盖范围，从而提高测量精度。
100.如，在第一构件的基体区、熔覆区界面处以5
°
为角度间隔，在熔覆区以10
°
为角度间隔，在基体区以10
°
为角度间隔。
101.步骤220、在第一构件中以角度间隔截取不同界面角度的拉伸试样。
102.其中，在第一构件中可以以0
°
为起点，以90
°
为终点，每隔一个角度间隔截取拉伸试样。可选地，第一拉伸试样在第一构件的熔覆区与基体区的界面处截取，则第一拉伸试样中熔覆区与基体区所占的比例可以根据测试需求选择，如在第一拉伸试样中可以是一半熔覆区、一半基体区。本公开实施方式中，每一界面角度截取拉伸试样的数量不作具体限制，如可以每一界面角度截取一个或两个以上，也可以根据测试需求在部分界面角度如0
°
、45
°
、90
°
适当多截取拉伸试样，本领域技术人员可以根据应用需求进行调整。
103.图3示出了本公开实施方式中第一拉伸试样的截取示意图，如图3所示，以平行于基体区310平面的方向为0
°
界面角度，以垂直于基体区310平面的方向为90
°
界面角度，在基体区310与熔覆区320界面处，以界面角度为0
°
、45
°
、90
°
分别截取第一拉伸试样，每一第一拉伸试样包括一半基体区310、一半熔覆区320。
104.图4示出了本公开实施方式中第二拉伸试样与第三拉伸试样的截取示意图，如图4所示，以平行于基体区410平面的方向为0
°
界面角度，以垂直于基体区410平面的方向为90
°
界面角度，在熔覆区420处，以界面角度为0
°
、45
°
、90
°
分别截取第二拉伸试样；在基体区410处，以界面角度为0
°
、45
°
、90
°
分别截取第一拉伸试样。
105.本公开的一实施方式中，步骤110包括步骤510至步骤550。其中，图5示出了本公开实施方式中获取目标工艺参数的步骤流程图，如下所示：
106.步骤510、获取激光熔覆中工艺参数的初始范围。
107.其中，在激光熔覆中工艺参数通常可以根据工艺条件、加工需求等在一定取值范围内选取。本公开实施方式中，初始范围可以指以传统的激光熔覆修复工艺为基础的取值范围。
108.步骤520、在初始范围中采用正交试验法组合获得至少一组初始工艺参数。
109.其中，正交试验法是一种研究多因素多水平的实验设计方法，能够从工艺参数中选取代表性的水平组合进行试验，进而筛选出需求的水平组合，采用正交试验法可以有效缩短试验周期、提高试验精度。本公开实施方式中，激光熔覆修复的效果受到多种工艺参数的影响，且工艺参数的取值水平较多，因此，对工艺参数在初始范围中采用正交试验法进行组合获得初始工艺参数，能够在较少的实验次数中筛选出需求的工艺参数组合。
110.步骤530、分别采用每组初始工艺参数进行构件修复，获得第二构件。
111.本公开实施方式中，步骤530可对应参照前述步骤110中采用每组目标工艺参数进行构件修复获得第一构件的相关描述，为避免重复，在此不再赘述。
112.步骤540、在第二构件的修复界面区域处进行金相分析，并根据观测结果对初始工艺参数进行筛选，获得工艺参数的目标范围。
113.其中，金相分析是利用金相显微镜在专门制备的试样上放大100～1500倍来研究金属及合金组织的方法，它是研究金属材料微观结构最基本的一种实验技术。本公开实施方式中，可以对第二构件的修复界面区域进行金相分析，从而确定第二构件在激光熔覆修复后冶金结合的状态，冶金结合指两金属界面间原子相互扩散形成的结合状态，冶金结合形成的界面通常具有良好的工艺性能。因此，根据金相分析对冶金结合的状态进行观察，可以筛选出冶金结合状态符合应用需求的第二构件，进而根据筛选出的第二构件对应的初始工艺参数确定目标范围。
114.图6示出了本公开实施方式提供的一种冶金结合界面区域的金相示意图，如图6所
示，在第二构件的修复界面区域无裂缝、无空隙，具有良好的冶金结合，可以根据该第二构件对应的初始工艺参数确定目标范围。
115.步骤550、在目标范围中选择至少一组激光熔覆的目标工艺参数。
116.其中，通过步骤540的筛选获得了具有良好冶金结合的工艺参数目标范围，进而可以在目标范围中选择工艺参数的取值，并组合获得至少一组目标工艺参数，使得目标工艺参数在具有良好冶金结合的基础上，测试其实际修复后的拉伸性能，提高激光熔覆修复中工艺参数选择的效率。
117.本公开的一实施方式中，步骤140包括步骤710至步骤720。其中，图7示出了本公开实施方式中确定拉伸性能的步骤流程图，如下所示：
118.步骤710、对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据测试应变参数计算不同界面角度分别对应的强度参数，强度参数包括屈服强度、抗拉强度中的至少一种。
119.其中，强度参数可以是用于表征拉伸试样抗拉极限的参数，通常情况下，拉伸试样抗拉极限越高则拉伸性能越好。可选地，强度参数可以包括屈服强度、抗拉强度等，抗拉强度用于表征拉伸试样最大均匀塑性变形的应力，屈服强度用于表征抵抗塑性变形的应力，在获得测试应变参数后，可以对测试应变参数进行数据处理，计算拉伸试样对应的屈服强度、抗拉强度等。
120.本公开实施方式中，在熔覆区、基体区或熔覆区与基体区的界面处每一界面角度可能截取多个拉伸试样，进而每一界面角度获得多个屈服强度、抗拉强度等，此时，可以对多个屈服强度、抗拉强度等取均值或取最大值等。可选地，还可以以界面角度为横轴，以常温拉伸条件、高温拉伸条件等测试条件下获得的平均屈服强度σ为纵轴绘制曲线，以分析第一构件中屈服强度随界面角度的变化情况；抗拉强度可以参照统计分析，在此不再赘述。
121.步骤720、根据强度参数确定不同目标工艺参数中不同界面角度分别对应的拉伸性能。
122.本公开实施方式中，基于不同界面角度对应的强度参数，以及拉伸试样对应第一构件的目标工艺参数，可以确定不同目标工艺参数中不同界面角度分别对应的拉伸性能，如采用目标工艺参数进行激光熔覆修复获得的第一构件，在该界面角度的强度参数越高则拉伸性能越强，在另一界面角度的强度参数越低则拉伸性能越弱。
123.本公开实施方式提供的激光熔覆修复的性能测试方法，从不同界面角度，在熔覆区、基体区以及熔覆区与基体区的界面处截取拉伸试样进行测试，能够全面反映激光熔覆修复构件后，在修复界面处微观组织非均质造成的力学各向异性，从而系统性测试损伤构件修复后的状态，全面覆盖不规则零件、多轴应力状态、多损伤缺陷等复杂的修复场景，准确指导采用激光熔覆进行构件修复中目标工艺参数的选择。
124.本公开实施方式中，还可以采用模拟应变参数、残余应力分布参数、断裂机理等性能参数对第一构件的拉伸性能进行综合分析，全面考虑模拟应变参数与测试应变参数的对比，不同界面角度下残余应力对拉伸性能的影响机理，以及断裂机理对拉伸性能的影响等，进一步提高对修复界面拉伸性能测试的全面性。
125.图8示出了本公开实施方式提供的一种激光熔覆修复方法的步骤流程图，如图8所示，该方法可以包括步骤810至步骤830。如下所示：
126.步骤810、获取第三构件中待修复区域的最大主应力方向与熔覆成型方向的修复
夹角。
127.其中，对损伤待修复的第三构件可以先获取待修复区域的最大主应力方向，最大主应力用于表征材料在外载荷作用下失效的极限。进一步的，可以获取最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角。
128.图9示出了本公开实施方式提供的一种激光熔覆修复构件的示意图，如图9所示，将待修复的损伤叶片作为第三构件，拟沿径向对其待修复区域910进行激光熔覆修复，在其待修复区域910的最大主应力方向与径向的修复夹角为α。
129.步骤820、基于修复夹角对应的界面角度，获取不同目标工艺参数下界面角度对应的拉伸性能，拉伸性能通过前述的激光熔覆修复的性能测试方法测试得到。
130.其中，基于前述图1至7的激光熔覆修复的性能测试方法，可以获得不同目标工艺参数下不同界面角度对应的拉伸性能，因此可以根据修复夹角确定对应的界面角度，进而获得该界面角度在不同目标工艺参数下对应的拉伸性能。
131.以图9为例，前述图1至图7的激光熔覆修复的性能测试方法中测得了多套目标工艺参数下，15
°
、30
°
、45
°
等不同界面角度分别对应的屈服强度，在此基础上，修复夹角α为15
°
时，其对应的界面角度为15
°
，则可以获取界面角度为15
°
时不同目标工艺参数对应的屈服强度；修复夹角α为30
°
时，其对应的界面角度为30
°
，则可以获取界面角度为30
°
时不同目标工艺参数对应的屈服强度；修复夹角α为45
°
时，其对应的界面角度为45
°
，则可以获取界面角度为45
°
时不同目标工艺参数对应的屈服强度。
132.步骤830、根据拉伸性能获取符合构件修复条件的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复。
133.其中，构件修复条件可以用于指示修复后的构件所要实现的性能指标，用于表征修复后构件的应用需求。本公开实施方式中，可以根据拉伸性能选择合适的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复，拉伸性能可以通过测试应变参数、模拟应变参数、残余应力分布参数、断裂机理等性能参数表征，从而基于最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角，可以选择符合应用需求的目标工艺参数，实现高质量的构件修复。
134.以图9为例，修复夹角α为15
°
时，可以在界面夹角为15
°
时不同目标工艺参数对应的屈服强度中，选择屈服强度最大的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复；修复夹角α为30
°
时，可以在界面夹角为30
°
时不同目标工艺参数对应的屈服强度中，选择屈服强度最大的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复；修复夹角α为45
°
时，可以在界面夹角为45
°
时不同目标工艺参数对应的屈服强度中，选择屈服强度最大的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复，图9中阴影部分为激光熔覆修复后的熔覆区920。
135.本公开实施方式提供的激光熔覆修复方法，基于前述激光熔覆修复的性能测试方法获得的不同目标工艺参数下不同界面角度对应的拉伸性能，对损伤的第三构件获取待修复区域的最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角，并根据修复夹角对应的界面角度，获取不同目标工艺参数下界面角度对应的拉伸性能，再根据拉伸性能获取符合构件修复条件的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复；本公开中根据最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角，能够有效指导损伤构件的修复工艺，使得修复后的构件准确符合实际的应用需求，提高构件修复的效率。
136.图10示出了本公开实施方式提供的一种激光熔覆修复的性能测试装置1000的结
构框图，应用于上述的激光熔覆修复的性能测试方法，如图10所示，该装置可以包括：
137.构件修复模块1010，用于获取至少一组激光熔覆的目标工艺参数，并分别采用每组目标工艺参数进行构件修复，获得第一构件，第一构件包括基体区、熔覆区；
138.试样截取模块1020，用于在第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，拉伸试样包括第一拉伸试样、第二拉伸试样和第三拉伸试样，第一拉伸试样在基体区与熔覆区界面处以不同界面角度截取获得，第二拉伸试样在熔覆区以不同界面角度截取获得，第三拉伸试样在基体区以不同界面角度截取获得；
139.参数获取模块1030，用于获得拉伸试样的性能参数，性能参数包括测试应变参数，测试应变参数通过在预设拉伸条件下，对拉伸试样进行拉伸测试获得；
140.性能分析模块1040，用于对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据性能参数确定不同界面角度分别对应的拉伸性能。
141.可选地，性能参数还包括模拟应变参数，模拟应变参数通过在预设拉伸条件下对拉伸试样进行拉伸模拟获得。
142.可选地，性能参数还包括残余应力分布参数，残余应力分布参数通过对不同界面角度的第二拉伸试样进行残余应力测量获得。
143.可选地，性能参数还包括断裂机理，断裂机理通过对拉伸试样的断口进行形貌分析获得。
144.可选地，试样截取模块1020，包括：
145.角度间隔确定子模块，用于根据第一构件的各向异性系数确定角度间隔；
146.拉伸试样截取子模块，用于在第一构件中以角度间隔截取不同界面角度的拉伸试样。
147.可选地，构件修复模块1010，包括：
148.初始范围获取子模块，用于获取激光熔覆中工艺参数的初始范围；
149.初始参数确定子模块，用于在初始范围中采用正交试验法组合获得至少一组初始工艺参数；
150.第二构件修复子模块，用于分别采用每组初始工艺参数进行构件修复，获得第二构件；
151.目标范围获取子模块，用于在第二构件的修复界面处进行金相分析，并根据观测结果对初始工艺参数进行筛选，获得工艺参数的目标范围；
152.目标参数确定子模块，用于在目标范围中选择至少一组激光熔覆的目标工艺参数。
153.可选地，性能分析模块1040，包括：
154.强度计算子模块，用于对每组目标工艺参数修复的第一构件，根据测试应变参数计算不同界面角度分别对应的强度参数，强度参数包括屈服强度、抗拉强度中的至少一种；
155.性能分析子模块，用于根据强度参数确定不同目标工艺参数中不同界面角度分别对应的拉伸性能。
156.本公开实施方式提供的激光熔覆修复的性能测试装置，从不同界面角度，在熔覆区、基体区以及熔覆区与基体区的界面处截取拉伸试样进行测试，能够全面反映激光熔覆修复构件后，在修复界面处微观组织非均质造成的力学各向异性，从而系统性测试损伤构
件修复后的状态，全面覆盖不规则零件、多轴应力状态、多损伤缺陷等复杂的修复场景，准确指导采用激光熔覆进行构件修复中目标工艺参数的选择。
157.本公开实施方式中，还可以采用模拟应变参数、残余应力分布参数、断裂机理等性能参数对第一构件的拉伸性能进行综合分析，全面考虑模拟应变参数与测试应变参数的对比，不同界面角度下残余应力对拉伸性能的影响机理，以及断裂机理对拉伸性能的影响等，进一步提高对修复界面拉伸性能测试的全面性。
158.图11示出了本公开实施方式提供的一种激光熔覆修复装置1100的结构框图，应用于上述的激光熔覆修复方法，如图11所示，该装置可以包括：
159.夹角获取模块1110，用于获取第三构件中待修复区域的最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角；
160.性能获取模块1120，用于基于修复夹角对应的界面角度，获取不同目标工艺参数下界面角度对应的拉伸性能，拉伸性能通过第三方面所述的熔覆修复的性能测试装置测试得到；
161.参数选择模块1130，用于根据拉伸性能获取符合构件修复条件的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复。
162.本公开实施方式提供的激光熔覆修复装置，基于前述激光熔覆修复的性能测试方法获得的不同目标工艺参数下不同界面角度对应的拉伸性能，对损伤的第三构件获取待修复区域的最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角，并根据修复夹角对应的界面角度，获取不同目标工艺参数下界面角度对应的拉伸性能，再根据拉伸性能获取符合构件修复条件的目标工艺参数对第三构件进行激光熔覆修复；本公开中根据最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角，能够有效指导损伤构件的修复工艺，使得修复后的构件准确符合实际的应用需求，提高构件修复的效率。
163.需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等，均应视为本公开的一部分。
164.应可理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的构件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。
技术特征：1.一种激光熔覆修复的性能测试方法，其特征在于，所述方法包括：获取至少一组激光熔覆的目标工艺参数，并分别采用每组所述目标工艺参数进行构件修复，获得第一构件，所述第一构件包括基体区、熔覆区；在所述第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，所述拉伸试样包括第一拉伸试样、第二拉伸试样和第三拉伸试样，所述第一拉伸试样在所述基体区与熔覆区的界面处以不同界面角度截取获得，所述第二拉伸试样在所述熔覆区以不同界面角度截取获得，所述第三拉伸试样在所述基体区以不同界面角度截取获得；获得所述拉伸试样的性能参数，所述性能参数包括测试应变参数，所述测试应变参数通过在预设拉伸条件下，对所述拉伸试样进行拉伸测试获得；对每组所述目标工艺参数修复的所述第一构件，根据所述性能参数确定不同界面角度分别对应的拉伸性能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能参数还包括模拟应变参数，所述模拟应变参数通过在所述预设拉伸条件下对所述拉伸试样进行拉伸模拟获得。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能参数还包括残余应力分布参数，所述残余应力分布参数通过对不同界面角度的所述第二拉伸试样进行残余应力测量获得。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能参数还包括断裂机理，所述断裂机理通过对所述拉伸试样的断口进行形貌分析获得。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，包括：根据所述第一构件的各向异性系数确定角度间隔；在所述第一构件中以所述角度间隔截取不同界面角度的拉伸试样。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取至少一组激光熔覆的目标工艺参数，包括：获取激光熔覆中工艺参数的初始范围；在所述初始范围中采用正交试验法组合获得至少一组初始工艺参数；分别采用每组所述初始工艺参数进行构件修复，获得第二构件；在所述第二构件的修复界面区域进行金相分析，并根据观测结果对所述初始工艺参数进行筛选，获得工艺参数的目标范围；在所述目标范围中选择至少一组激光熔覆的目标工艺参数。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每组所述目标工艺参数修复的所述第一构件，根据所述性能参数确定不同界面角度分别对应的拉伸性能，包括：对每组所述目标工艺参数修复的所述第一构件，根据所述测试应变参数计算不同界面角度分别对应的强度参数，所述强度参数包括屈服强度、抗拉强度中的至少一种；根据所述强度参数确定不同目标工艺参数中不同界面角度分别对应的拉伸性能。8.一种激光熔覆修复方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述第三构件中待修复区域的最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角；基于所述修复夹角对应的界面角度，获取不同目标工艺参数下所述界面角度对应的拉伸性能，所述拉伸性能通过权利要求1至7任一所述的激光熔覆修复的性能测试方法测试得到；
根据所述拉伸性能获取符合构件修复条件的所述目标工艺参数对所述第三构件进行激光熔覆修复。9.一种激光熔覆修复的性能测试装置，其特征在于，所述装置包括：构件修复模块，用于获取至少一组激光熔覆的目标工艺参数，并分别采用每组所述目标工艺参数进行构件修复，获得第一构件，所述第一构件包括基体区、熔覆区；试样截取模块，用于在所述第一构件中截取不同界面角度的拉伸试样，所述拉伸试样包括第一拉伸试样、第二拉伸试样和第三拉伸试样，所述第一拉伸试样在所述基体区与熔覆区的界面处以不同界面角度截取获得，所述第二拉伸试样在所述熔覆区以不同界面角度截取获得，所述第三拉伸试样在所述基体区以不同界面角度截取获得；参数获取模块，用于获得所述拉伸试样的性能参数，所述性能参数包括测试应变参数，所述测试应变参数通过在预设拉伸条件下，对所述拉伸试样进行拉伸测试获得；性能分析模块，用于对每组所述目标工艺参数修复的所述第一构件，根据所述性能参数确定不同界面角度分别对应的拉伸性能。10.一种激光熔覆修复装置，其特征在于，所述装置包括：夹角获取模块，用于获取所述第三构件中待修复区域的最大主应力方向与熔覆成型方向的修复夹角；性能获取模块，用于基于所述修复夹角对应的界面角度，获取不同目标工艺参数下所述界面角度对应的拉伸性能，所述拉伸性能通过权利要求8所述的激光熔覆修复的性能测试装置测试得到；参数选择模块，用于根据所述拉伸性能获取符合构件修复条件的所述目标工艺参数对所述第三构件进行激光熔覆修复。
技术总结本公开提供了一种激光熔覆修复的性能测试方法、激光熔覆修复方法及装置，属于增材制造技术领域。该方法从不同界面角度，在熔覆区、基体区以及基体区与熔覆区的界面处截取拉伸试样进行测试，能够全面反映激光熔覆修复构件后，修复区微观组织非均质导致力学性能各向异性，从而系统性测试损伤构件修复后的状态，全面覆盖不规则零件、多轴应力状态、多损伤缺陷等复杂的修复场景，准确指导采用激光熔覆进行构件修复中目标工艺参数的选择。构件修复中目标工艺参数的选择。构件修复中目标工艺参数的选择。
技术研发人员：杨未柱 樊哲铭 李磊 赵哲南 曾延 岳珠峰
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.07.15
技术公布日：2022/11/1
