激光熔覆應(yīng)用

        激光熔覆應(yīng)用 激光熔覆亦稱激光包覆或激光熔敷，是一種新的表面改性技術(shù)。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材表面薄層一起熔凝的方法，在基材表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。 由于激光束的高能密度所產(chǎn)生的近似絕熱的快速加熱過程，激光熔覆對基材的熱影響較小，引起的變形也小。控制激光的輸入能量，還可將基材的稀釋作用限制在極低的程度（一般為2%~8%），從而又保持了原熔覆材料的優(yōu)異性能。 激光熔覆可將高熔點的材料熔覆在低熔點的基材表面，且材料的成分亦不受通常的冶金熱力學(xué)條件限制，因此所采用的熔覆材料的范圍是相當(dāng)廣泛的，包括鎳基、鈷基、鐵基合金、碳化物復(fù)合合金材料以及陶瓷材料等，其中合金材料和碳化物復(fù)合材料的激光熔覆較為成熟，并已獲得實際應(yīng)用。1、常用激光熔覆材料。 目前，激光熔覆常用的材料主要是熱噴焊或熱噴涂類材料，其類型包括自熔性合金材料、碳化物彌散或復(fù)合材料、陶瓷材料等。 這類材料具有優(yōu)異的耐磨、耐蝕等性能，通常以粉末的形式使用，并采用火焰噴焊等方法熔覆，可獲得表面光滑且與基材結(jié)合較好的覆層，已被廣泛用于機(jī)械、冶金、水電、航空、造紙和玻璃等工業(yè)。將其用作激光熔覆材料亦可獲得較滿意的效果，尤其是自熔合金粉末、自熔性碳化物彌散或復(fù)合粉末等。 （1）自熔性合金粉末。 自熔性合金粉末可分為鎳基自熔合金、鈷基自熔合金、鐵基自熔合金，其主要特點是含有硼和硅，因而具有自我脫氧和造渣的性能，即所謂自熔性。 這類合金在重熔時，合金中的硼和硅被氧化，在覆層表面形成薄膜。這種薄膜既能防止合金中的元素被氧化，又能與這些元素的氧化物形成硼硅酸鹽熔渣，從而獲得氧化物含量低、氣孔率少的噴焊層。硼與硅還降低合金的熔點，增加合金的浸潤作用，對合金的流動性及表面張力產(chǎn)生有利影響。自熔合金的硬度與合金的含硼量與含碳量有關(guān)，隨硼、碳含量的增加而提高，這是由于硼和碳與合金中的鎳、鉻等元素形成硬度極高的硼化物和碳化物的數(shù)量增加所致。 由于基材含有較高的鉻等元素，所以合金還具有優(yōu)異的耐蝕和抗氧化性。 為提高自熔合金的硬度及耐磨性，也可在其中加入較多的WC，形成自熔合金與WC的混合物。 （2）碳化物復(fù)合粉末。 碳化物復(fù)合粉末系由碳化物硬質(zhì)相與金屬或合金作為粘結(jié)相所組成的粉末體系。這類粉末中的粘結(jié)相能在一定程度上使碳化物免受氧化和分解，特別是經(jīng)預(yù)合金化的碳化物復(fù)合粉末，能獲得具有硬質(zhì)合金性能的涂層。 （3）自粘結(jié)復(fù)合粉末。 自粘結(jié)復(fù)合粉末是指在熱噴涂過程中，由于粉末產(chǎn)生的放熱反應(yīng)能使涂層與基材表面形成良好結(jié)合的一類熱噴涂材料，其最大的特點是具有工作粉和打底粉的雙重功能。 （4）氧化物陶瓷粉末。 氧化物陶瓷粉末具有優(yōu)良的抗高溫氧化能力，還有隔熱、耐磨、耐蝕等性能，是一類重要的熱噴涂材料，也是目前極受重視的激光熔覆材料。此類陶瓷粉末主要分為氧化鋁、氧化鋯兩個系列，其中氧化鋯系陶瓷粉末比氧化鋁系陶瓷粉末具有更低的熱導(dǎo)率和更好的抗熱震性能，因而主要被用作熱障層材料。2、激光熔覆的工藝流程。 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束中，使供料和熔覆同時完成。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)行同步送料。 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---預(yù)置熔覆材料---預(yù)熱---激光熔化---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)處理---送料激光熔化---后熱處理。按工藝流程，與激光熔覆相關(guān)的工藝主要是基材表面預(yù)處理方法、熔覆材料的供料方法、預(yù)熱和后熱處理。