激光清洗C919飞机铝锂合金蒙皮涂层

doi:10.7527/S1000-6893.2024.31414

材料工程与机械制造

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激光清洗C919飞机铝锂合金蒙皮涂层

吴猛¹, 李多生¹(), 叶寅¹, 李旭勇², 徐雪源², 陈加伟¹

^1.南昌航空大学材料科学与工程学院，南昌 330063
^2.江西洪都航空工业集团有限责任公司，南昌 330095

收稿日期:2024-10-17 修回日期:2024-12-03 接受日期:2024-12-31 出版日期:2025-01-10 发布日期:2025-01-10
通讯作者: 李多生 E-mail:ldsnuaa@nuaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51562027);江西省重点研发计划重点项目(20201BBE51001);江苏省重点研发计划（产业前瞻与关键核心技术）(BE2021055);苏州市重大科技成果转化计划(SZC202318)

Laser cleaning of C919 aircraft Al-Li alloy skin coating

Meng WU¹, Duosheng LI¹(), Yin YE¹, Xuyong LI², Xueyuan XU², Jiawei CHEN¹

^1.School of Materials Science and Engineering，Nanchang Hangkong University，Nanchang 330063，China
^2.Jiangxi Hongdu Aviation Industry Group，Nanchang 330095，China

Received:2024-10-17 Revised:2024-12-03 Accepted:2024-12-31 Online:2025-01-10 Published:2025-01-10
Contact: Duosheng LI E-mail:ldsnuaa@nuaa.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(51562027);Key Research and Development Program of Jiangxi Province(20201BBE51001);Key Research and Development Program of Jiangsu Province （Industrial Foresight and Key Core Technologies）(BE2021055);Suzhou Major Scientific and Technological Achievements Transformation Plan Project(SZC202318)

摘要/Abstract

摘要：

激光清洗因环境友好、灵活高效、适应性强在航空领域具有广阔应用。采用纳秒脉冲激光对C919飞机蒙皮铝锂合金（2060）表面CMS-CT-203涂层进行清洗。分析了不同扫描速度、激光功率、脉冲频率、扫描次数组合下对铝锂合金涂层的清洗行为，并以去除深度、表面粗糙度为评价指标作极差分析，探究各激光工艺参数对不同评价指标的影响权重。正交优化涂层清洗的激光工艺参数，并对最佳激光工艺参数组合下清洗后的试样进行表征及力学性能分析。结果表明，对于影响清洗效果的权重，扫描次数>扫描速度、激光功率>脉冲频率；最佳激光工艺参数组合为扫描速度900 mm/s、激光功率65 W、脉冲频率140 kHz、扫描次数4次，激光清洗后的试样较好地保持了原试样的表面形貌，同时也发现清洗后试样表面的硬度和抗拉强度略微增加，较好地保持了基材原有力学性能。实现对铝锂合金表面涂层的完全去除并不损伤基材的原力学性能，该研究可为航空表面涂层去除提供参考。

关键词: 激光清洗, 铝锂合金（2060）, CMS-CT-203涂层, 激光工艺参数, 微观形貌, 力学性能

Abstract:

Laser cleaning has potential applications in the aviation field due to its environmental friendliness， flexibility， efficiency and adaptability. The CMS-CT-203 coating on the surface of C919 aircraft skin Al-Li alloy （2060） was cleaned by nanosecond pulse laser. The cleaning behavior of Al-Li alloy coating under different combinations of scanning speed， laser power， pulse frequency and scanning times was studied respectively. The removal depth and surface roughness were used as evaluation indexes for range analysis to explore the influence weight of each laser process parameter on different evaluation indexes. The laser process parameters of coating cleaning are orthogonally optimized. The characterization and mechanical properties of the specimens after cleaning under the optimal laser process parameters were analyzed. The results show that the factors influencing the cleaning effect， in order of weight， are scanning times > scanning speed， laser power > pulse frequency； the best combination of laser process parameters is scanning speed of 900 mm/s，laser power of 65 W， plus frequency of 140 kHz， scanning times of 4 times. The surface morphology of the original specimen is well maintained after laser cleaning. Additionally， it is also found that the hardness and tensile strength of the specimen surface after cleaning are slightly increased， maintaining the original mechanical properties of Al-Li alloy matrix. The complete removal of the surface coating of the Al-Li alloy is achieved without damaging the original mechanical properties of the substrate. This study provides a reference for the removal of aviation surface coatings.

Key words: laser cleaning, Al-Li alloy (2060), CMS-CT-203 coating, laser parameter, microstructure, mechanical property

中图分类号:

吴猛, 李多生, 叶寅, 李旭勇, 徐雪源, 陈加伟. 激光清洗C919飞机铝锂合金蒙皮涂层[J]. 航空学报, 2025, 46(14): 431414.

Meng WU, Duosheng LI, Yin YE, Xuyong LI, Xueyuan XU, Jiawei CHEN. Laser cleaning of C919 aircraft Al-Li alloy skin coating[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(14): 431414.

图/表 23

图 1

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参考文献 32

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

水平	A（激光扫描速度）/（mm·s^-1）	B（激光功率）/W	C（激光脉冲频率）/kHz	D（扫描次数）
K1	800	50	120	1
K2	900	60	130	2
K3	1 000	70	140	3
K4	1 100	80	150	4

组别	A（扫描速度）/（mm·s^-1）	B（激光功率）/W	C（脉冲频率）/kHz	D（扫描次数）	去除深度/μm	粗糙度/μm
1#	800	50	120	1	22.25	2.65
2#	800	60	130	2	33.64	1.79
3#	800	70	140	3	38.32	1.98
4#	800	80	150	4	50.23	2.20
5#	900	50	130	3	32.98	1.83
6#	900	60	120	4	37.14	1.92
7#	900	70	150	1	28.52	2.71
8#	900	80	140	2	41.12	2.03
9#	1 000	50	140	4	30.42	1.72
10#	1 000	60	150	3	34.56	1.65
11#	1 000	70	120	2	39.63	2.06
12#	1 000	80	130	1	27.32	2.87
13#	1 100	50	150	2	22.98	2.79
14#	1 100	60	140	1	23.61	2.74
15#	1 100	70	130	4	41.21	2.07
16#	1 100	80	120	3	43.11	2.48

工艺参数	去除深度/μm					表面粗糙度/μm
工艺参数	K1	K2	K3	K4	极差	K1	K2	K3	K4	极差
A（扫描速度）	36.11	34.94	32.98	32.73	3.38	2.16	2.12	2.08	2.52	0.45
B（激光功率）	27.16	32.24	36.92	40.45	13.29	2.25	2.03	2.21	2.40	0.37
C（脉冲频率）	35.53	33.79	33.37	34.07	2.71	2.28	2.14	2.12	2.34	0.22
D（扫描次数）	25.43	34.34	37.24	39.75	14.33	2.74	2.17	1.99	1.98	0.77

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Laser cleaning of C919 aircraft Al-Li alloy skin coating

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