激光熔覆是指以不同的添加方法在被熔覆的基體(ti) 上放置選擇的塗層材料，經高能密度激光束輻照加熱，使之和基體(ti) 表麵熔化，並快速凝固，從(cong) 而在基材表麵形成與(yu) 其為(wei) 冶金結合的表麵塗層的工藝過程。

激光熔覆具有如下優(you) 點：

1） 激光束的能量密度高，加熱速度快，對基材的熱影響較小，引起工件的變形小；

2） 控製激光的輸入能量，可將基材的稀釋作用限製在極低的程度（一般為(wei) 2％－8％），從(cong) 而保持了原熔覆材料的優(you) 異性能；

3） 激光熔覆塗層與(yu) 基材之間結合牢固，且熔覆塗層組織細小。

這些特點使得激光熔覆技術近十年來在材料表麵改性方麵受到高度的重視。

1．1 激光熔覆材料體(ti) 係

　　（1） 自熔性合金粉末：可分為(wei) 鎳基自熔合金、鈷基自熔合金和鐵基自熔合金，其主要特點是含有硼和矽，具有自脫氧和造渣能力，即自熔性。自熔合金的硬度與(yu) 合金含硼量和含碳量有關(guan) ，隨硼、碳含量的增加而提高，這是由於(yu) 硼和碳與(yu) 合金中的鎳、鉻等元素形成硬度極高的硼化物和碳化物的數量增加所致。

　　（2） 碳化物複合粉末體(ti) 係：由碳化物硬質相與(yu) 金屬或合金粘結相組成，主要有（Co、Ni）／WC和（NiCr、NiCrAl） Cr3C2等係列。這類粉末中的粘結相能在一定程度上使碳化物免受氧化和分解。碳化物複合粉末作為(wei) 硬質耐磨材料，具有很高的硬度和良好的耐磨性， 其中（Co、Ni）／WC 係適應於(yu) 低溫（＜560℃）的工作條件，而（NiCr，NiCrAl）／Cr3C2係適用於(yu) 高溫工作環境。此外，（Co、Ni）／WC複合粉還可與(yu) 自熔性合金粉末一起使用。

　　（3） 氧化物陶瓷粉末：具有優(you) 良的抗高溫隔熱、耐磨、耐蝕等性能，主要分為(wei) 氧化鋁和氧化鋯兩(liang) 個(ge) 係列，而後者比前者具有更低的熱導率和更好的抗熱震性能，因而廣泛用作熱障塗層材料。

1．2 激光熔覆工藝種類

激光熔覆的工藝可以分為(wei) 兩(liang) 種：一種是激光處理前供給添加材料，即粉末預置法；另一種是激光處理過程中同步供給添加材料，即同步送粉法。

粉末預置激光熔覆是將材料事先放置於(yu) 基體(ti) 材料表麵的熔覆部位，然後采用激光束輻射掃描熔化，熔覆材料可以采用粉末、絲(si) 材或板材的形式加入，其中，以粉末的形式最為(wei) 常用。絕大多數研究采用粉末預置方式。預置塗層式激光熔覆的主要工藝流程為(wei) ：基體(ti) 熔覆表麵預處理、預置塗層材料、預熱、激光熔化、後熱處理。

同步送粉式激光熔覆是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和激光熔覆同時完成。熔覆材料的加入方法主要是以粉末的形式送入，有時也會(hui) 采用線材和板材的形式進行同步送料。對於(yu) 熔覆麵積比較大的零件可采用同步送粉法。此種方法送粉量可以調節，同步送粉器可以連續工作，因而熔覆效率高，適用於(yu) 實際生產(chan) 中大批零件的表麵激光熔覆。同步送粉式激光熔覆的主要工藝流程為(wei) ：基體(ti) 熔覆表麵預處理、送料激光熔化、後熱處理。

1．3 激光熔覆塗層的性能：耐磨性能、耐蝕性能。

2． 激光熔覆技術的應用

激光熔覆是新型的局部表麵處理方法，是未來工業(ye) 應用潛力最大的表麵改性技術之一，具有很大的技術經濟效益，為(wei) 此，亞(ya) 琛聯合科技（天津）有限公司的研發團隊研發的低熔點合金激光熔覆成形方法，實現熱物性參數差距很大的兩(liang) 種合金間的冶金結合，同時解決(jue) 了界麵反應層過厚和塗層開裂等問題。

研發人員從(cong) 粉末成分的選擇、能量輸入、界麵反應層控製以及界麵反應層結構優(you) 化等方麵展開研究，在無需過渡層的條件下，采用激光熔覆技術實現鋼表麵熔覆錫合金、鉛表麵熔覆錫基合金兩(liang) 種特殊塗層的製備。激光熔覆與(yu) 傳(chuan) 統澆注的方式相比大大提高了錫基合金與(yu) 鋼、鉛基體(ti) 之間的結合強度和成形精度，有效的降低了材料浪費，同時塗層具備極小的稀釋率，有效避免了基材成分對塗層性能的“汙染”。此外，激光熔覆的技術應用大致體(ti) 現在以下幾個(ge) 方麵：

　　2．1 在汽車工業(ye) 中的應用

　　早在十幾年前，歐洲汽車工業(ye) 就開始將高功率激光器用於(yu) 車身的焊接和切割。由於(yu) 汽車的發動機閥、汽缸內(nei) 槽、齒輪、排氣閥座以及一些精密微細部件需要高的耐磨耐熱以及耐蝕性能，因此激光熔覆有了很廣泛的應用，例如在汽車發動機鋁合金缸蓋門座上激光熔覆直接成型銅合金閥門座圈，取代傳(chuan) 統的粉末冶金／壓配座圈，可以顯著改善發動機的性能，降低生產(chan) 成本，延長發動機閥門座圈的工作壽命。

　　2．2在航空航天中的應用

　　鈦合金雖然已經在航空航天部門廣泛使用，但是其摩擦係數大，耐磨性差，在其表麵熔覆一層增強材料就能顯著的改善表麵性能。如NiCrBSi 和NiCoCrAlY 合金粉末均為(wei) 常用的熱噴塗材料，其塗層致密、結合強度大，耐腐蝕、耐高溫，抗氧化性也很優(you) 良。

　　2．3 模具方麵的應用

　　模具的使用壽命在很大程度上決(jue) 定了一些設備的生產(chan) 率和生產(chan) 成本，經過激光熔覆處理過的模具，其表麵硬度、耐磨性、抗高溫性等都有顯著的提高，從(cong) 而提高了使用壽命。

2．4 軋輥行業(ye) 中的應用

軋輥是軋鋼工業(ye) 中耗用量較大的工具，作為(wei) 軋鋼機直接的工作部件，它的質量直接關(guan) 係到軋板、帶材的產(chan) 量和質量，因此用激光熔覆對其進行處理已成為(wei) 目前普遍關(guan) 注的問題。

2．5 生物醫用方麵的應用

不鏽鋼、鈦及其合金作為(wei) 生物醫用材料，因其具有良好的力學性能而受到人們(men) 的普遍歡迎，但其較差的耐蝕性、生物相容性及金屬離子潛在的毒副作用卻使它在機體(ti) 中的應用受到極大限製，在基材TC4 表麵進行激光熔覆原位合成與(yu) 塗覆羥基磷灰石（HA）等生物陶瓷的改性方法因合成HA 效率高、工藝新穎、操作方便而引起廣泛關(guan) 注。

近年來在葉片和閥座修複等也開展了激光熔覆的應用研究。利用激光熔覆工藝代替等離子噴塗和真空感應熔焊工藝，在內(nei) 燃發動機排氣閥密封麵熔覆NiCrBSi和CoCrW合金塗層，不僅(jin) 避免了塗層中的孔洞和微裂紋，而且塗層的顯微硬度明顯提高，排氣閥密封麵耐磨和耐蝕性能提高3～4倍。激光熔覆處理可以改善工模具鋼的表麵硬度、耐磨性、紅硬性、高溫硬度、抗熱疲勞等性能，從(cong) 而提高了工模具的使用壽命。

3． 激光熔覆技術前景展望

激光熔覆技術是一種新興(xing) 的表麵處理技術，有著很大的發展前景。為(wei) 拓寬激光熔覆技術的應用領域，以下工作應進一步研究：

（1） 研究大功率、高壽命和小型化的激光裝置。

（2）熔覆工藝探索研究熔覆層產(chan) 生殘餘(yu) 應力和裂紋的機理，尋找出有效的解決(jue) 方法。

（3）基礎理論研究從(cong) 凝固動力學、結晶學和相變理論出發，係統研究激光快速凝固行為(wei) ，揭示材料微結構的形成、演化機理及其規律；研究熔池的溫度場分布，熔池流的對流機製，冷凝時熔覆層內(nei) 發生的組織變化過程及其規律，進而完善加工工藝參數。

激光製造行業(ye) 發展前景可觀，目前國內(nei) 技術做的比較好的企業(ye) 例如亞(ya) 琛聯合科技（天津）有限公司，作為(wei) 重點項目落地於(yu) 天津經濟技術開發區，結合國內(nei) 外優(you) 勢為(wei) 企業(ye) 提供激光製造產(chan) 業(ye) 化技術的全生產(chan) 鏈解決(jue) 方案。研發團隊由中德激光加工領域專(zhuan) 家、高端人才組成，並在中、德兩(liang) 地設立了激光製造技術研發中心與(yu) 生產(chan) 加工中心，已建設成為(wei) 集激光加工、智能裝備集成、工藝研發為(wei) 一體(ti) 的國際化研發平台，專(zhuan) 業(ye) 領域涵蓋激光熔覆、激光增材製造、激光修複、激光焊接、激光微納加工，工業(ye) 4．0智能製造應用技術及其建設規劃。