
1激光熔覆
激光熔覆(Laser Cladding)是目前表面改性研究最多的方法之一,它利用高能量密度的激光束使熔覆材料和基体表面材料快速加热熔化、冷却,从而在基体材料表面制备低稀释率且与基体材料之间呈冶金结合的特殊功能涂层。
2激光融覆的优势与不足
激光熔覆技术从20世纪70年代发展至今,经过几十年的研究已经积累了许多的宝贵经验和实验数据。但实际应用中还是存在一些问题制约其发展。
2.1激光熔覆的优势
与等离子喷涂、电镀、化学镀技术及堆焊等表面改性技术相比,激光熔覆有诸多方面的优势[4-7]。
(1) 激光熔覆涂层材料的选用种类广泛,包括铁基、钴基、镍基、陶瓷材料以及碳化物复合材料,且对材料的利用率也极高;
(2) 激光熔覆能局部表面快速融化且冷却速度快,几乎不会引起基体的热变形,方便进行局部改性,生产效率高,加工周期短;
(3) 熔覆层凝固后晶粒细小,使得熔覆层的硬度、耐腐蚀性、耐磨性都大大的提高;
(4) 熔覆层的区域、厚度、成分都可以有效控制,与基材有较强的冶金结合强度。
2.2激光熔覆的不足
激光熔覆是一个由快速加热与急速冷却的复杂过程,所以在这变化过程中会存在一些问题制约其发展,主要有熔覆层产生的裂纹、气孔及表面残余应力[4.8-11]。
(1) 通过高能量的激光束快速加热与基体熔融,而后急速冷却,这明显是一个非平衡物理化学的演变过程,导致激光熔覆过程中存在较大的内应力(如热应力、约束应力、组织应力),从而导致熔覆层产生裂纹。
(2) 气孔是熔覆材料熔化在快速凝固过程中气体来不及逸出而形成的,且气孔一般为球形,过多会对熔覆层质量产生影响。
1激光熔覆
激光熔覆(Laser Cladding)是目前表面改性研究最多的方法之一,它利用高能量密度的激光束使熔覆材料和基体表面材料快速加热熔化、冷却,从而在基体材料表面制备低稀释率且与基体材料之间呈冶金结合的特殊功能涂层。
2激光融覆的优势与不足
激光熔覆技术从20世纪70年代发展至今,经过几十年的研究已经积累了许多的宝贵经验和实验数据。但实际应用中还是存在一些问题制约其发展。
2.1激光熔覆的优势
与等离子喷涂、电镀、化学镀技术及堆焊等表面改性技术相比,激光熔覆有诸多方面的优势[4-7]。
(1) 激光熔覆涂层材料的选用种类广泛,包括铁基、钴基、镍基、陶瓷材料以及碳化物复合材料,且对材料的利用率也极高;
(2) 激光熔覆能局部表面快速融化且冷却速度快,几乎不会引起基体的热变形,方便进行局部改性,生产效率高,加工周期短;
(3) 熔覆层凝固后晶粒细小,使得熔覆层的硬度、耐腐蚀性、耐磨性都大大的提高;
(4) 熔覆层的区域、厚度、成分都可以有效控制,与基材有较强的冶金结合强度。
2.2激光熔覆的不足
激光熔覆是一个由快速加热与急速冷却的复杂过程,所以在这变化过程中会存在一些问题制约其发展,主要有熔覆层产生的裂纹、气孔及表面残余应力[4.8-11]。
(1) 通过高能量的激光束快速加热与基体熔融,而后急速冷却,这明显是一个非平衡物理化学的演变过程,导致激光熔覆过程中存在较大的内应力(如热应力、约束应力、组织应力),从而导致熔覆层产生裂纹。
(2) 气孔是熔覆材料熔化在快速凝固过程中气体来不及逸出而形成的,且气孔一般为球形,过多会对熔覆层质量产生影响。
3结束语
激光熔覆技术经过十几年的发展,已经从最初的试验研究逐步走向应用研究。但就目前激光熔覆技术 的发展来看,要进入大规模的工业应用,还需努力做好以下几个方面的工作:
(1) 激光熔覆设备已经逐步向同步送粉、宽带扫描、大功率激光器等更适合工业应用的方向发展。
(2) 对于熔覆材料的选择以及裂纹和气孔的控制仍有待于进行深入细致的研究以便在实际应用中得到更大程度的发挥。
(3) 利用软件计算与仿真模拟熔覆过程探究最佳的工艺参数,节省大量试验时间以及节省了实验材料。
参考文献
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[2] 陈建敏, 王凌清, 周建松, 等. 激光熔覆Ni基涂层研究进展[J].中国表面工程, 2011, (24):13-21.
[3] 蒋智秋, 陈泉志, 董婉冰, 等. Al对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响[J]. 材料导报, 2019, (6):2035-2039.
[4] 吴柳飞, 曾庆生, 杨毅, 等. 激光熔覆表面裂纹的研究进展[J]. 机械工程师, 2016 (9): 26-27.
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