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2020-09-23 11:34:33

激光熔覆的特点

激光熔覆是一种新型的涂层和表面改性技术,是涉及光、机、电、材料、检测与控制等多科学的高新技术,是激光先进加工技术的重要支撑。目前,激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速制造、失效金属零部件修复和再制造的重要手段之一,已广泛应用于航空、石油化工、汽车、机械制造、船舶、模具制造等行业。

与传统的堆焊、喷涂、电镀和气相沉积技术相比,激光熔覆具有低的稀释率、较少的气孔和裂纹缺陷、组织致密、熔覆层与基体结合好、适合熔覆材料多、粉末粒度及含量变化大等特点,因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。

1)激光熔覆的特点

激光熔覆能量密度高度集中,基体材料对熔覆层的稀释率很小,熔覆层组织性能容易得到保证。激光熔覆精度高,可控性好,适合于对精密度零件或局部表面进行处理,可以处理的熔覆材料品种多、范围广。

激光熔覆技术同其他表面强化技术相比有如下优点。

①冷却速度快,产生快速凝固组织特征,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如亚稳相、非晶相等。

②热输入小,畸变小,熔覆层稀释率小(一般小于5%),与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,通过对激光工艺参数的调整,可以获得低稀释率的良好熔覆层,并且熔覆层成分和稀释率可控。

③合金粉末选择几乎没有任何限制,许多金属或合金能熔覆到基体表面上,特别是能熔覆高熔点后低熔点的合金(例如在低熔点金属表面熔覆高熔点合金)。

④熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次熔覆厚度在0.2~2.0mm;熔覆层组织细小致密,甚至产生亚稳相、超弥散相、非晶相等,微观缺陷少,界面结合强度高,熔覆层性能优异。

⑤能进行选区熔覆,材料消耗少,具有优异的性能价格比;尤其是采用高功率密度快速激光熔覆时,表面变形可降低到零件的装配公差内。

⑥光束瞄准可以对复杂件和难以接近的区域激光熔覆,工艺过程易于实现自动化。

在我国工程应用中钢铁材料占主导地位,金属材料的失效(如腐蚀、磨损、疲劳等)大多发生在零部件的工作表面,需要对表面进行强化。为满足工作的服役条件而采用大块的原位生成颗粒增强钢铁基材料制造,不仅浪费材料,而且成本极高。另一方面,从仿生学的角度考察天然生物材料,其组成为外密内疏,性能为外硬内韧,而且密与疏、硬与韧从外到内是梯度变化的,天然生物材料的特殊结构使其具有优良的使用性能。根据工程上材料特殊的服役条件和性能的要求,迫切需要开发强韧结合、性能梯度变化的新型表层金属基复合材料。激光熔覆技术还有利于这种表面改性和梯度变化复合材料的研发。



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