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激光熔覆技术
详细内容:

激光熔覆介绍:

激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、 抗氧化及电器特性等的工艺方法。


激光熔覆基本特点:

应用于激光熔覆的激光器主要有CO2激光器和固体激光器(主要包括碟片激光器,光纤激光器和二极管激光器,老式灯泵浦激光器由于光电转化效率低,维护繁琐等问题已逐渐淡出市场)。对于连续CO2激光熔覆,国内外学者已做了大量研究.高功率固体激光器的研制发展迅速,主要用于有色合金表面改性。据文献报道,采用CO2激光进行铝合金激光熔覆,铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形,甚至塌陷。固体激光器,特别是碟片激光器输出波长为1.06μm,较CO2激光波长小1个数量级,因而更适合此类金属的激光熔覆。

激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类:粉末预置法和同步送粉法。两种方法效果相似,同步送粉法具有易实现自动化控制,激光能量吸收率高,无内部气孔,尤其熔覆金属陶瓷,可以显著提高熔覆层的抗开裂性能,使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。

1、激光熔覆具有以下特点:

(1)冷却速度快(高达106K/s),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。

(2)涂层稀释率低(一般小于5%),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,并且涂层成分和稀释度可控;

(3)热输入和畸变较小,尤其是采用高功率密度快速熔覆时,变形可降低到零件的装配公差内。

(4)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;

(5)熔覆层的厚度范围大,单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm,

(6)能进行选区熔敷,材料消耗少,具有卓越的性能价格比;

(7)光束瞄准可以使难以接近的区域熔敷;

(8)工艺过程易于实现自动化。

很适合油田常见易损件的磨损修复。

2、激光熔覆与激光合金化的异同

激光熔覆与激光合金化都是利用高能密度的激光束所产生的快速熔凝过程,在基材表面形成于基体相互融合的、具有完全不同成分与性能的合金覆层。两者工艺过程相似,但却有本质上的区别,主要区别如下:

(1)激光熔覆过程中的覆层材料完全融化,而基体熔化层极薄,因而对熔覆层的成分影响极小,而激光合金化则是在基材的表面熔融复层内加入合金元素,目的是形成以基材为基的新的合金层。

(2)激光熔覆实质上不是把基体表面层熔融金属作为溶剂,而是将另行配置的合金粉末融化,使其成为熔覆层的主体合金,同时基体合金也有一薄层融化,与之形成冶金结合。激光熔覆技术制备新材料是极端条件下失效零部件的修复与再制造、金属零部件直接制造的重要基础,受到世界各国科学界和企业的高度重视。


激光熔覆应用与前景:

进入20世纪80年代以来,激光熔覆技术得到了迅速的发展,已成为国内外激光表面改性研究的热点。激光熔敷技术具有很大的技术经济效益,广泛应用于机械制造与维修、汽车制造、纺织机械、航海与航天和石油化工等领域。

激光熔覆技术已经取得一定的成果,正处于逐步走向工业化应用的起步阶段。今后的发展前景主要有以下几个方面:

(1)激光熔覆的基础理论研究。

(2)熔覆材料的设计与开发。

(3)激光熔覆设备的改进与研制。

(4)理论模型的建立。

(5)激光熔覆的快速成型技术。

(6)熔覆过程控制的自动化。


发布时间:2022-05-23  【打印此页】  阅读:257次
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