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激光熔覆技術助力我國工業(yè)發(fā)展

發(fā)布時間:2019-10-09 13:15:38   瀏覽次數:

激光熔覆技術,也被稱為激光堆焊技術,是一種涉及計算機、光學、材料、物理、化學等多門學科的有效且實用的表面處理技術 。它是在上個世紀 60年代提出,隨后在 1974 年底由美國 AVCO 公司 D.S. Gnanamuthn 提出專利申請,并于 1976 年授權的一項闡述高能激光熔覆的專利 。目前在不對基體材料產生大的影響的前提下,激光熔覆能在基體表面形成具有優(yōu)良性能的合金熔覆層,從而降低成本、提高效益,節(jié)約貴重稀有金屬材料的使用 。因此,不管是在國內還是國外,激光熔覆的發(fā)展一直備受關注和重視。



激光熔覆是用高能激光束(104~106 W/cm 2) 輻照金屬基體表面,使金屬基體表面薄層和其上的熔覆材料一起相互作用,經過快速熔化、凝固形成具有硬度高、耐磨性好、抗腐蝕等特殊物理化學特性的涂覆層的工藝過程。這是一種新型的復合材料,可以補充基體所不具備的優(yōu)良性能,更充分地發(fā)揮二者的優(yōu)勢,克服彼此之間的不足,從而顯著地改善基層表面的耐磨損、耐腐蝕、耐熱、抗氧化等物理化學性能。

激光熔覆冷卻速度快,屬于快速凝固過程,容易得到細晶組織或產生平衡態(tài)所無法得到的新相,如非穩(wěn)相、非晶態(tài)等;涂層稀釋率低,與基體呈牢固的冶金結合或界面擴散結合,通過對激光工藝參數的調整,可以獲得低稀釋率的良好涂層,并且涂層成份和稀釋度可控。

熱輸入和畸變較小,變形可降低到零件的裝配公差內;粉末選擇幾乎沒有任何限制,特別是在低熔點金屬表面熔敷高熔點合金;能進行選區(qū)熔覆,材料消耗少,具有卓越的性能價格比;光束瞄準可以使難以接近的區(qū)域熔覆,工藝過程易于實現自動化。

目前市場上的激光熔覆技術具備如下特點:

1) 冷卻速度非常快,高達 10 6℃ /s;

2) 加熱速度快,工件畸變小,涂層稀釋率能通過對激光的輸入能量的控制保持在較低的程度( 一般小于8%);

3) 可精準地選擇熔覆區(qū)域,原料耗損少,性價比相對較高;

4) 通過光束進行瞄準,能夠加工平常不易接近的區(qū)域,實現熔覆工藝過程的自動化;

5) 適用范圍廣。正因為激光熔覆的上述優(yōu)點,近些年來的發(fā)展在改良基體表面性能方面受到了高度關注和重視。

激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類,即預置式激光熔覆和同步式激光熔覆。預置式激光熔覆的主要工藝流程為:基體材料熔覆表面預處理-預置熔覆材料-預熱-激光熔化-后熱處理。同步式激光熔覆的主要工藝流程為:基體材料熔覆表面預處理-送料激光熔化-后熱處理。


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