激光熔覆是材料表麵改性技術和增材再製造的一種重要方法。它是利用高能激光束照射添加在基材表麵的改性或增材材料,通過迅速熔化、擴展和迅速凝固,冷卻速度通常達到102~106℃/s,在基材表麵熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料,從(cong) 而在基材表麵構成一種新的複合材料,以彌補機體(ti) 所缺少的特殊性能或對尺寸缺失的基體(ti) 進行增材修複。
激光熔覆適用於(yu) 電力、航空、航天、兵器、核工業(ye) 、汽車製造業(ye) 中需要改善性能的零件。根據工件的工況要求,熔覆各種設計成分的金屬或者非金屬,製備耐熱、耐磨、耐腐蝕、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表麵覆層。
激光熔覆與(yu) 工業(ye) 中常用的堆焊、熱噴塗和等離子噴焊等相比,激光熔覆有著下列優(you) 點:
基體(ti) 與(yu) 熔覆層結合強度高:激光熔覆層與(yu) 基體(ti) 為(wei) 致密冶金結合,結合強度不低於(yu) 原本體(ti) 材料的 90%。
熱影響區小:基體(ti) 材料在激光熔覆過程中僅(jin) 表麵微熔,微熔層為(wei) 0.05-0.1mm。基體(ti) 熱影響區極小,一般為(wei) 0.1-0.2mm,在采取控溫措施情況下(如脈衝(chong) 加工、間歇加工、主動冷卻,控製基體(ti) 溫升不超過80℃),激光熔覆後熱變形幾乎可以忽略。
熔覆層與(yu) 基體(ti) 晶粒細小:高達106℃/s的冷卻速度使凝固組織細化,熔覆層及其界麵組織致密,晶粒細小。在選用適當的粉末和工藝參數的情況下,無孔洞,無夾雜裂紋等缺陷。
效率高,節約昂貴材料:由於(yu) 激光作用時間短(ns級),熔覆層稀釋率低,基材的熔化量比較小,對熔覆層的衝(chong) 淡率很低(常規為(wei) 5%~8%),因此可在熔覆層比較薄的情況下,獲得所要求的成分和性能,從(cong) 而節約昂貴的覆層材料;
可製備梯度功能材料:激光熔覆層組織由底層、中間層以及麵層組成的各具特點的梯度功能材料,底層具有與(yu) 基體(ti) 浸潤性好、結合強度高等特點;中間層具有一定強度和硬度、抗裂性好等優(you) 點;麵層具有抗衝(chong) 刷、耐磨損和耐腐蝕等性能,使修複後的設備在安全和使用性能上更加有保障。
激光熔覆技術可控性好,易實現自動化控製,覆層質量穩定。
激光熔覆技術解決(jue) 了振動焊、氬弧焊、噴塗、鍍層等傳(chuan) 統修理方法無法解決(jue) 的材料選用局限性、工藝過程熱應力、熱變形、材料晶粒粗大、基體(ti) 材料結合強度難以保證的矛盾。
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