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激光熔覆技术助力我国工业发展

发布时间:2019-10-09 13:15:38   浏览次数:

激光熔覆技术,也被称为激光堆焊技术,是一种涉及计算机、光学、材料、物理、化学等多门学科的有效且实用的表面处理技术 。它是在上个世纪 60年代提出,随后在 1974 年底由美国 AVCO 公司 D.S. Gnanamuthn 提出专利申请,并于 1976 年授权的一项阐述高能激光熔覆的专利 。目前在不对基体材料产生大的影响的前提下,激光熔覆能在基体表面形成具有优良性能的合金熔覆层,从而降低成本、提高效益,节约贵重稀有金属材料的使用 。因此,不管是在国内还是国外,激光熔覆的发展一直备受关注和重视。



激光熔覆是用高能激光束(104~106 W/cm 2) 辐照金属基体表面,使金属基体表面薄层和其上的熔覆材料一起相互作用,经过快速熔化、凝固形成具有硬度高、耐磨性好、抗腐蚀等特殊物理化学特性的涂覆层的工艺过程。这是一种新型的复合材料,可以补充基体所不具备的优良性能,更充分地发挥二者的优势,克服彼此之间的不足,从而显著地改善基层表面的耐磨损、耐腐蚀、耐热、抗氧化等物理化学性能。

激光熔覆冷却速度快,属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相,如非稳相、非晶态等;涂层稀释率低,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涂层,并且涂层成份和稀释度可控。

热输入和畸变较小,变形可降低到零件的装配公差内;粉末选择几乎没有任何限制,特别是在低熔点金属表面熔敷高熔点合金;能进行选区熔覆,材料消耗少,具有卓越的性能价格比;光束瞄准可以使难以接近的区域熔覆,工艺过程易于实现自动化。

目前市场上的激光熔覆技术具备如下特点:

1) 冷却速度非常快,高达 10 6℃ /s;

2) 加热速度快,工件畸变小,涂层稀释率能通过对激光的输入能量的控制保持在较低的程度( 一般小于8%);

3) 可精准地选择熔覆区域,原料耗损少,性价比相对较高;

4) 通过光束进行瞄准,能够加工平常不易接近的区域,实现熔覆工艺过程的自动化;

5) 适用范围广。正因为激光熔覆的上述优点,近些年来的发展在改良基体表面性能方面受到了高度关注和重视。

激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类,即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。预置式激光熔覆的主要工艺流程为:基体材料熔覆表面预处理-预置熔覆材料-预热-激光熔化-后热处理。同步式激光熔覆的主要工艺流程为:基体材料熔覆表面预处理-送料激光熔化-后热处理。


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