激光熔覆是以不同的添加方法在被熔覆的基体上放置选择的涂层材料且用高密度能量激光束辐射加热让其与基体表面熔化并快速凝固达到基体与表面涂层为冶金结合的工艺过程[8]。激光熔覆具有以下优势:82247

(1) 高密度激光能量,快速加热,影响基材热效应较小且对工件变形影响小。

(2)控制激光的输入能量降低基材稀释率进而保持原材料的优异性能。

(3)熔覆涂层与基材之间是冶金结合且组织细小。

(4)涂层粉末种类多。 

(5)熔覆可实行自动化,且表面性能稳定,可控涂层成分和厚度。

因为优点众多,激光熔覆在材料表面改性方面十分受到重视。多道搭接和多层叠加是大面积激光熔覆主要工艺方法。当中多层叠加是在基体上先进行一次熔覆,然后进行二次粉末预置。等干燥粉末后进行二次熔覆,以此类推完成多层熔覆。论文网

   深究激光熔覆技术以来,熔覆材料的开发和熔覆工艺研究以及熔覆硬件系统设计等方面,激光熔覆技术在国内外一直受到研究。在二十世纪七八十年代中期,国外激光熔覆技术还是在缓慢发展。稀土特有的电子层结构和活性很大程度提高了工艺性能和技术性能。而且我国是稀土大国,因而,稀土的优良特性提高了材料表面特性。

发展近半个世纪的激光熔覆技术是材料表面改性技术的之一,现已进入了工业化中。广泛应用在航空航天等领域且获得很好经济和社会效益。目前,激光熔覆的应用有以下几个方面:

Rolls Royce公司的代替钨极氩弧焊堆焊技术不仅解决了涡轮发动机叶片开裂问题且极大缩短工作时间。Toyota公司的铝合金气缸上激光熔覆铜基结果显著增强了耐磨粒磨损和粘着磨损的能力。文献[9]报道了真空感应焊和等离子喷涂被激光熔覆工艺。Ni-Cr-B-Si和Co-Cr-W合金涂层熔覆在内燃机排气阀,既避免了涂层微裂纹和孔洞且显著提升了涂层显微硬度。同时,排气阀的耐磨和耐蚀性能提高好几倍。

工具钢的表面硬度、耐磨性、红硬性、高温硬度、抗热疲劳等性能经过激光熔覆处理后显著提升并且提高了工件的使用寿命。比如熔覆高温耐磨涂层在轧钢导向板上后寿命较之普通碳钢导向板提高到了4倍以上;若相比整体的4Cr5MoVSi导向板轧钢能力提高一倍以上大大减少了待机时间。极大地提高了产品质量与产量且降低了生产成本等。

随着这几年的稳步发展,人们已不仅仅局限于传统激光熔覆地发展。不断的涌现出一些新型激光工艺。新技术不再像之前传统熔覆那样预置粉末单一地等时同步送粉那样进行。新技术支撑的熔体是材料在激光辐照下分步进行熔化成液态再通过一些手段使其凝固。其中最为典型的应用是在制造挤压蜗杆的方面[10]。另外,Koch等人[11]利用近几年发展出来的新技术成功研制出了好些种类的合金。文献[12]提到了新型技术下应运而生的螺纹刚体打磨机。一般我们都知道,打磨机的适用性有时会存在很大的困难,而通过新技术的改进,制造出的机器更加持久耐用,可适用多种情况下的作业。胡名玺等人[13]在先进的呼吸面罩制造上运用了反求工程和激光快速成型技术。这极大地缩短了产品的开发周期节约大量成本并能生产出高质量的产品。

由于一些器具工件经常在湿潮的险峻环境下作业,这就无可避免的造成构件的超负荷运作。正因为金属材料在潮湿环境下工作很容易生锈,进而导致局部脱落,影响其工作质量,很难维持长久的服役造成了很大程度的成本投入。因此要保证机器构件长期地在恶劣的环境下工作,这就需要它必须具备高硬度、高强度、高耐蚀性等种种优异性能。激光熔覆技术应用在钻采机械方面取得了很大的成果。

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