【圖文】激光熔覆技術(shù).

1、激光熔覆技術(shù)簡介激光熔覆技術(shù) 激光熔覆技術(shù)國內(nèi)外硏究現(xiàn)狀激光熔覆技術(shù)發(fā)展趨勢 結(jié)論參考文獻(xiàn)激光熔;:激光熔覆技術(shù)激光熔覆技術(shù)又叫激光再制造技術(shù). 激光修復(fù)技術(shù)， 一種新的表面改性 技術(shù)。.A它通過在基材表面添加熔覆材料， 并利用高能密度的激光束使之與基 * 才表面薄層一熔凝的芳法,在基 層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料 熔覆層。激光熔覆技術(shù)是利用激光和納米材 料對(duì)各類零件進(jìn)行合金強(qiáng)化處理的 新興技術(shù),處理后能夠顯著提高其 表面的硬度和耐磨性，延長零件的 使用壽命。盡管激光熔覆技術(shù)是由上個(gè)世紀(jì) 60 年代提 出，并于 1976 年誕生了第一項(xiàng)高能激光熔 覆的專利。但由于這門學(xué)科是涉及光、機(jī)、電、物

2、理、 化學(xué)、材料、計(jì)算機(jī)等的跨學(xué)科的高新技 術(shù)，它的發(fā)展必然要依靠其他技術(shù)的成熟 而發(fā)展。激光熔覆技術(shù)得到發(fā)展，還是近期隨著大 功率激光器的成熟與普及使激光熔覆技術(shù) 走出了實(shí)驗(yàn)室開始了工業(yè)推廣應(yīng)用。激光熔;應(yīng)用于激光熔覆的材料應(yīng)用于激光熔覆的材料較為廣泛。目前已成功開 展了在不銹鋼、模具鋼、可鍛鑄鐵、灰口鑄鐵、 銅合金、鈦合金、鋁合金及特球表面鉆琴、銖基、鐵基等自熔合金粉末及陶瓷和MJ激光熔覆。其中邀光燈覆鐵基合金粉末適用于要求局部耐蘑, 而且專易麥形WWo鎳基合金粉末適用于要求局部耐蘑、耐熱、耐腐 蝕及抗熱疲勞的構(gòu)件。輛鑼粉末適用于要求耐磨、耐腐蝕及抗熱疲陶瓷涂層在高溫下有較高的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定

3、性好、犠露觴廨用于要求耐磨、耐蝕、耐高溫激光熔覆工藝激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大 類，即預(yù)置式激光熔覆和同步式激光熔覆。預(yù)置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面 的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔 覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的 形式最為常用。同步式激光熔覆則是將熔覆材料直接送入激光朿 中，使供料和熔覆同時(shí)完成。熔覆材料主要也是 以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進(jìn)行 同弟逵米4。J 丿激光熔覆工藝流程預(yù)置式激光熔覆的主要工藝流程為：基材 熔覆表面預(yù)處理-一預(yù)置熔覆材料-一預(yù)熱一 -激光熔化-一后熱處理。同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基材 熔覆表面預(yù)處

4、理一-送料激光熔化一-后熱處 理。(激光熔覆工藝參數(shù)激光熔覆的工藝參數(shù)主要有激光功率、 光 斑直徑、熔覆速度、離焦量、送粉速度、 掃描速度、預(yù)熱溫度等。這些參數(shù)對(duì)熔覆 層的稀釋率、裂紋、表面粗糙度以及熔覆 零件的致密性等有很大影響。各參數(shù)之間 也相互影響，是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，須 采用合理的控制方法將這些參數(shù)控制在激 光熔覆工藝允許的范圍內(nèi)。激光熔覆的主要工藝參數(shù)激光功率：激光功率越大，融化的熔覆金屬量越 多，產(chǎn)生氣孔的概率越大。隨著激光功率增加， 熔覆層深度增加，周圍的液體金屬劇烈波動(dòng)，動(dòng) 態(tài)凝固結(jié)晶，使氣孔數(shù)量逐漸減少甚至得以消除, 裂紋也逐漸減少。當(dāng)熔覆層深度達(dá)到極限深度后, 隨著功率提

5、高，基體表面溫度升高，變形和開裂 現(xiàn)象加劇，激光功率過小，僅表面涂層融化，基 體未熔，此時(shí)熔覆層表面出現(xiàn)局部起球、空洞等, 達(dá)不到表面熔覆目的。激光熔覆的主要工藝參數(shù)熔覆速度：熔覆速度 V 與激光功率 P 有相似 的影響。熔覆速度過高，合金粉末不能完 全融化，未起到優(yōu)質(zhì)熔覆的效果；熔覆速 度太低，熔池存在吋間過長，粉末過燒， 合金元素?fù)p失，同時(shí)基體的熱輸入量大， 會(huì)增加變形量。光斑直徑：激光束一般為圓形。熔覆層寬 度主要取決于激光朿的光斑直徑，光斑直 徑增加，熔覆層變寬。光斑尺寸不停會(huì)引 起熔覆層表而能量分布變化，所獲得的熔 覆層形貌和組織性能有較大差別。一般來 說，在小尺寸光斑下，熔覆層質(zhì)量

6、較好， 隨著光斑尺寸增大，熔覆層質(zhì)量下降。但 光斑直徑過小，不利于獲得大面積的熔覆激光熔;激光熔覆的兩大主要作用修復(fù)作用修復(fù)前和修復(fù)后對(duì)比修復(fù)前修復(fù)后激光熔覆的兩大主要作用成本的節(jié)約丿x.例如：1 如果一個(gè)工件需要得到鈦的性能, 但是用鈦合金材料制造整人工件成本又人,有了激光熔覆就可以把鋼作為工件的 扌才料，然后再工件上熔覆一層鈦合金，這*羊號(hào)既療約了成本又使工件具有鈦的性能。2在電觸頭行業(yè)，在銅基體上激光 熔覆厚度小于 0.02mm 粉末銀涂層代替對(duì)人 年有害的驟工費(fèi)，減少對(duì)貴重金屬的浪國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國激光熔覆加工的研究始于上世紀(jì) 90 年 代初期，從九十年代后期至今一直保持高 漲的研究熱情

7、，研究范圍廣泛，目前仍有 大幅增長的趨勢，研究內(nèi)容主要涉及以下 方面：1 激光熔覆同軸送粉器以及利用 CCD 紅外 檢測激光熔覆溫度場的研究。2 激光熔覆制備耐磨涂層。3激光工藝參數(shù)的研究。激光熔覆的兩大主要作用修復(fù)前和修復(fù)后對(duì)比修復(fù)前國外研究現(xiàn)狀國外對(duì)激光熔覆加工始于上世紀(jì) 80 年代，比我國早十年左右的時(shí)間，國外的研究主 要集中在下面三個(gè)地區(qū)：1）歐洲（德國、英國、芬蘭、法國、瑞 典、葡萄牙）2） 北美（美國）修復(fù)激光熔覆的兩大主要作用3） 亞洲（日本、澳大利亞、新加坡）國內(nèi)研究現(xiàn)狀4 在激光熔覆過程中，添加某種金屬元素, 對(duì)特定合金組織形成的影響。5 掃描速度對(duì)熔覆層硬度和厚度的影響。6

8、激光熔覆制備金屬基復(fù)合涂層以提高機(jī) 械性能。7Mg 表面熔覆金屬材料涂層的機(jī)械性能。8 激光熔覆設(shè)備的研究。歐洲研究現(xiàn)狀歐洲在激光熔覆領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容包括:(1)對(duì)激光熔覆過程的研究與理解(2) 激光熔覆制備金屬基復(fù)合涂層以提高機(jī)械 性能(3)激光熔覆恢復(fù)零件和工具性能(4)激光熔覆過程顯微裂紋和殘余應(yīng)力(5)激光熔覆涂層的電化學(xué)性質(zhì)(6) Mg 合金表面激光熔覆顯微組織性能。北美研究現(xiàn)狀激光熔覆耐磨工具鋼制造切割和沖壓模具。 激光熔覆 TiB 制備耐磨涂層，鋁基材料激光 熔覆銅合金。亞洲研究現(xiàn)狀亞洲在激光熔覆領(lǐng)域主要研究內(nèi)容包括:(1)激光熔覆應(yīng)用于增強(qiáng)零件性能(2)激光熔覆制備增強(qiáng)金屬基

9、復(fù)合涂層(3)激光熔覆過程中顯微裂紋和殘余應(yīng)力(4)激光熔覆涂層的電化學(xué)性質(zhì)現(xiàn)狀總結(jié)國外對(duì)激光熔覆加工領(lǐng)域的研究主要集中 在微觀組織結(jié)構(gòu)和金和分析、激光熔覆涂 層的性能、熔覆層缺陷以及激光熔覆過程 關(guān)鍵因素的檢測與控制、激光熔覆加工設(shè) 備和附屬設(shè)備、激光熔覆過程中顯微裂紋 和殘余應(yīng)力的控制的研究以及近年來對(duì)無 定性組織Mg合金表面激光熔覆不同材料的 機(jī)械性能分析。/激光Mama展趨勢在不久的未來，激光熔覆的技術(shù)希望能 覆蓋所有工業(yè)行業(yè)，在加大宣傳力度、順 應(yīng)市場需求的同時(shí)也要不斷提高核心技術(shù) 的的高科技性，促進(jìn)科技與市場大力發(fā)展。結(jié)論隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，激光 熔覆技術(shù)將具有更為廣闊的

10、發(fā)展前景，但 仍需解決以下問題，才能適應(yīng)其發(fā)展：(1)研究開發(fā)適合熔覆專用的材料體系(2)取消有效的手段檢測熔覆過程中的應(yīng)力, 從根本上消除應(yīng)力造成的裂紋缺陷問題。(3)建立起適用的量化理論，通過數(shù)值模擬方 法提高熔覆層的質(zhì)量。(4)激光熔覆設(shè)備的改進(jìn)和研制，研制出光 束質(zhì)量高而且穩(wěn)定的熔覆設(shè)備。Hazra, M (Ilazra, M- ) 1 ; Mondal, AK (Mondal, A. K. ) 1 ;Kumar, S (Kumar, S. ) 1 ; Blawert, C (Blawert, C. ) 2 Dahotre,NB (Dahotre, NarendraB.)| 3 J . Laser surface cladding of MRI153M magnesium alloy with (A1+A1203). SURFACE& COATINGS TECHNOLOGY. MAY 30 2009參考文獻(xiàn)楊寧；楊帆激光熔覆技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用熱加 工工藝.2011-04-25王東生；田宗軍；沈理達(dá)：黃因慧激光熔覆技