激光熔覆Fe-Ni-Si-B非晶层的形成条件
第２８卷第９期焊接学报ｖ０１．２８Ｎ。．９２０Ｏ７年９月ＴＲＡＮＳＡＣｎ０ＮＳ０ＦＴＨＥＣＨＩＮＡⅥ伍：【ＤＩＮＧＩＮｓｒ【Ｔ兀兀１０Ｎｓｅｐ屺ｍｂｅｒ２００７
激光熔覆Ｆｅ—Ｎｉ—Ｓｉ—Ｂ非晶层的形成条件
朱庆军，邹增大，王新洪，曲士尧
（山东大学材料科学与工程学院，济南２５００６１）
捕要：采用５ｋＷ横流ｃ０２激光器在４５钢基体上激光熔覆制备了‰Ｎｉ３２ｓｉｌ６ＢＪ。的非晶
层。利用ｘ射线衍射和透射电镜分析了熔覆层物相、组织结构与非晶形成的影响因素。
结果表明，Ｂ以硼铁的形式加人有利于非晶层的形成；ｓｉ含量为１６％时非晶层形成能力
达到最大，ｓｉ在作为台金组元的同时还起到防止其他元素氧化烧损的作用．其含量影响
到台金系的玻璃形成能力；激光功率和光斑直径一定时，扫描速度影响熔池的均匀化程
度和冷却速度。在激光功率４８００ｗ．扫描速度３，呻咖∥Ｉｎｉｎ时，可以实现激光表面非晶
化。
关键词：激光；非晶化；涂层
中图分类号：１口６２文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３６∞【（２００７１０９—０９ｌ—０４朱庆军
０序言
铁基非晶合金具有良好的物理、化学和力学性能，而且由于材料的廉价易得使其有广阔的应用前景。与其他大块非晶合金系（如锆基、钯基等）相比，传统的铁基非晶合金系过高的临界冷却速度使其玻璃形成能力（ＧＦＡ）较差限制了其进一步的应用＿１Ｊ。
目前，非晶态主要采用熔体急冷方式获得，受制于临界冷却速度的影响，非晶态合金难以用于制备较大工件。激光熔覆具有快速加热、快速冷却的工艺特点，它能够在熔化层与基体问产生极高的温度梯度，通过激光熔覆在基体表层制备非晶涂层是提高工件表面性能的有效方式Ｌ２“Ｊ。自从２０世纪９０年代初期文献［７，８］发现一系列新型大块非晶合金（ＢＭＧ）以来，激光表面非晶化的研究集中于具有较大玻璃形成能力（ＧＦＡ）的多组元大块非晶合金，这些合金系大多含贵金属、较贵重金属＿２“Ｊ。而采用不含贵金属、较贵重金属的铁基非晶合金系制备表面非晶层的研究报道极少。
作者采用激光熔覆的方法在４５钢基体上制备铁基非晶涂层，从Ｂ的加入方式、Ｓｉ的含量及激光扫描速度三方面对Ｆｅ—Ｎｉ—ｓｉ—Ｂ合金系非晶涂层形成能力的影响进行了研究，同时对制备的非晶涂层进行显微结构分析，通过新颖的非晶合金系设计，
收稿日期：∞嘶一ｌｌ一嘶
基金项目：教育部博士点基金资助项目（２０呻ｗ蝴）提高激光非晶化条件下铁基非晶合金系的玻璃形成能力，为在工业上广泛应用的结构钢等铁基体上激光熔覆制备性能优异的非晶涂层提供理论依据。
１试验材料与方法
试验基体材料为４５钢，试样尺寸为７０一×２０ｎｍ×１０ｍｍ。熔敷前用砂纸磨光并用丙酮仔细清洗。采用粒度范围为１００～２００目的铁粉（纯度９８．５％）、镍粉（纯度９９．９９％）、硅粉（纯度９８．５％）和硼按熔体急冷非晶合金配制熔敷用合金粉末，熔覆前将Ｆｅ—Ｎｉ—ｓｉ—Ｂ粉末混合均匀。研究采用合金粉末配比均为熔敷前合金粉末的含量，即均为名义成分。硼的加入形式分别采用粒度为２００目的硼粉（纯度为９９．９９９％）与２００目的硼铁（Ｂ含量质量分数为１８％）两种。将混合均匀的粉末用水玻璃作粘结剂均匀涂敷于试样表层并烘干，厚度约为１一。利用ＨＬ一巧０００型５ｌ【Ｗ横流ｃ０２激光器进行单道熔覆，为了避免合金粉末氧化，采用氩气进行保护。激光熔敷工艺参数为：激光功率２０００ｗ，光斑直径３ｍ，扫描速度３００Ⅻｎ／ＩＩｌｉｎ，氩气流量１５Ｌ／ＩＩｌｉｎ；然后用６００ｍｔ∥ｌＩｌｉｎ的扫描速度进行熔覆层的重熔；最后采用４８００ｗ的激光功率，光斑直径２．５㈣，扫描速度１５００—４５００Ｉｒｍ∥嘶ｎ，氩气流量１５Ｌ／ＩＩｌｉｎ进行非晶化处理。
采用彤ｇａｌ【ｕＤ／ｎｍ—ｒＢ型ｘ射线衍射仪对涂
层进行物相分析，利用Ｈ一８００型透射电镜分析其
万方数据
等离子熔覆技术及其应用
等离子熔覆耐磨处理技术 青岛海纳等离子科技有限公司
一公司简介 山东科技大学青岛海纳等离子科技有限公司是以本校材料学科为技术依托，以等离子表面改性为核心技术而成立的具有自主知识产权的高新技术企业，是山东省金属材料与表面工程技术研究中心实验基地。 数年来，公司致力于金属材料表面改性技术的研究与开发，公司坚持以技术求进步、以质量谋发展，并取得了丰硕的科技成果。取得了“真空等离子束表面熔覆耐磨蚀涂层的方法”、“一种本安型耐磨镐型截齿”、“一种耐磨可弯曲刮板输送机”、“一种镐型截齿的生产工艺方法”等多项国家发明专利，另外2008年“等离子控制原位冶金反应技术与工程应用”荣获了国家科学技术进步二等奖，“等离子熔覆强化技术及其在刮板输送机上的应用”获中国煤炭工业科学技术奖二等奖，“高温等离子射流控制原位冶金反应技术及产业化”荣获中国机械工业科学技术奖，“等离子多元共渗合金强化技术”获中国高校技术发明二等奖，“一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法”获山东省第六届专利奖金奖。 公司在国际上首次提出了负压等离子熔覆涂层与熔射成型技术的新方法，获得了国家发明专利。该技术是解决金属表面高耐磨耐蚀耐冲击的最新技术方法，并且研制成功了综合经济技术指标优于激光熔覆的大功率高稳定性等离子熔覆专用数控设备，该技术与设备于2002年12月21日通过了山东省科技厅组织的鉴定。鉴定结论认为该技术与设备填补了一项空白，是等离子束表面冶金领域中的一项重大创新，整体技术水平达到了国际领先水平。 公司拥有一批具有学士、硕士、博士学位的研发人员，具有中高级专业技术职务的人员占60%以上，同时，公司还拥有一支专业水平高，经验丰富的职工队伍。 二等离子熔覆技术简介 等离子熔覆技术是继激光熔覆技术之后发展起来的最新表面改性技术，是我们公司拥有的具有原创性的国际领先技术。该技术汲取了激光熔覆技术和对焊技术的先进性，屏弃了堆焊和激光熔覆技术的不足。其基本原理是：在高温等离子束流作用下，将合金粉末与工件基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固，等离子束离开后自激冷却，在表面形成一层高硬度耐磨层，从而实现表面的强化与硬化，增强工件的耐磨性能。等离子熔覆耐磨层不仅具有很高的硬
激光熔覆技术介绍
激光熔覆是一种新型的涂层技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一，已广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。 为推动激光熔覆技术的产业化，世界各国的研究人员针对激光熔覆涉及到的关键技术进行了系统的研究，已取得了重大的进展。国内外有大量的研究和会议论文、专利介绍激光熔覆技术及其最新的应用：包括激光熔覆设备、材料、工艺、监测与控制、质量检测、过程的模拟与仿真等研究内容。但到目前为止，激光熔覆技术还不能大面积工业化应用。分析其原因，这里有政府导向的因素、激光熔覆技术本身成熟程度的限制、社会各界对激光熔覆技术的认可程度等因素。因此，激光熔覆技术欲实现全面的工业化应用，必须加大宣传力度，以市场需求为导向，重点突破制约发展的关键因素，解决工程应用中涉及到的关键技术，相信在不远的将来，激光熔覆技术的应用领域及其强度将不断的扩大。下面介绍激光熔覆技术几个发展的动态，以飨读者。 激光熔覆的优势 激光束的聚焦功率密度可达1010~12W/cm2，作用于材料能获得高达1012K/s的冷却速度，这种综合特性不仅为材料科学新学科的生长提供了强有力的基础，同时也为新型材料或新型功能表面的实现提供了一种前所未有的工具。激光熔覆所创造的熔体在高温度梯度下远离平衡态的快速冷却条件，使凝固组织中形成大量过饱和固溶体、介稳相甚至新相，已经被大量研究所证实。它提供了制造功能梯度原位自生颗粒增强复合层全新的热力学和动力学条件。同时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、金属零部件的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和多方面的研究。 目前，利用激光熔覆技术可以制备铁基、镍基、钴基、铝基、钛基、镁基等金属基复合材料。从功能上分类：可以制备单一或同时兼备多种功能的涂层如：耐磨损、耐腐蚀、耐高温等以及特殊的功能性涂层。从构成涂层的材料体系看，从二元合金体系发展到多元体系。多元体系的合金成分设计以及多功能性是今后激光熔覆制备新材料的重要发展方向。 最新的研究表明，在我国工程应用中钢铁基的金属材料占主导地位。同时，
激光再制造技术的发展及应用
再制造让废旧重型机械零部件“复活” 宁波镭速激光科技有限公司“再制造”这项业务对中国市场是个新鲜事，尽管它在国外已经存在了数十年。在国内大众的印象里，“再制造”和大修、翻新似乎并无区别，只不过是换了一个高大上的说法罢了。对此，沃尔沃建筑设备中国区产品支持总监AlexanderPajari严肃地纠正：“‘再制造’和翻新是两回事，以沃尔沃为例，我们从设计的源头就开始考虑零部件的回收利用，并在挑选旧部件时有非常严苛的标准，清洗、翻新的技术也都很前沿。”他特别强调，再制造是一个完整的工业化制造流程，必须实现量产；而翻新，更侧重于对某一个部件进行个别处理，不需要实现工业化量产。 欧美已形成重要产业 在工业发达国家中，废旧产品造成的危害暴露较早，相应的对策也较早提出和实施。 20世纪30~40年代，为了走出经济萧条的困境，最早的再制造产业雏形在美国汽车维修行业中出现。至20世纪80年代初，美国正式提出“再制造”。此后，其他工业发达国家开始大力发展再制造产业。目前再制造在欧美发达国家已形成了重要产业。2005年，全球再制造产业产值已超过1000亿美元，美国的再制造产业规模最大，达到750亿美元。近年来，日本加强了对工程机械的再制造。至2008年，再制造的工程机械中，58%由日本国内用户使用，34%出口到国外，其余的8%拆解后作为配件出售。 欧美国家在再制造设计方面，主要结合具体产品，针对再制造过程中的重要设计要素如拆卸性能、零件的材料种类、设计结构与紧固方式等进行研究；在再制造加工方面，对于电子产品，再制造的内涵就是对仍具有使用价值的零部件予以直接的再利用。如德国柏林工业大学对平板显示器的再制造就是先将液晶显示器LCD、印刷线路板PCB、冷阴极荧光灯CCFL等关键零部件进行拆解，经检测合格后进行再利用。德国ReMobile公司对移动电话的再制造也是先拆解、再检测最后再利用。 据公开资料显示，目前国内80%的在役机械超过保证期，役龄10年以上的传统旧机床超过300万台，废旧汽车约500万辆。有业内人士估算，即便仅将其中的10%进行再制造，产值规模都将超过千亿元，潜力巨大。 2005年，工程机械巨头企业卡特彼勒率先在上海临港成立了卡特彼勒再制造工业（上海）有限公司，目前的年销售额超过2000万元。相对于该公司2012年40亿美元的全球再制造业务销售收入，中国区的收入仅仅是九牛一毛，但卡特彼勒显然更看重中国市场再制造业务的成长性。 2013年底，沃尔沃在国内成立了第一家再制造中心。目前该集团在全球有8家再制造工厂，2011年生产的再制造产品数量超过120万件。 国内市场方兴未艾 我国的再制造产业发展至今已经10年有余。在实践的基础上，逐步探索形成了以高新技术为支撑、产学研相结合、既循环又经济的自主创新的中国特色再制造模式。中国特色再制造模式注重基础研究与工程实践相结合，创新发展了中国特色的再制造关键技术，构建了废旧产品的再制造质量控制体系，保证了再制造产品性能质量和可靠性；注重企业需求与学科建设融合，提升企业与实验室核心竞争力；注重社会效益与经济效益兼顾，促进国家循环经济建设。 由于再制造使用的是经过长期服役而报废的各种成型零件，其损伤失效形式复杂多样，残余应力、内部裂纹和疲劳层的存在导致寿命评估与服役周期复杂难测，再制造还要在保持废旧
激光熔覆与等离子比较
一.激光熔覆特点 1.技术特点 激光熔覆最重要的特点是热量集中、加热快、冷却快、热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（如喷焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。 这就是所谓激光熔覆无退火、不变形的原因，但我以为，这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象。 2.设备特点 激光熔覆，目前国内采用两种机型：CO2激光器和YAG激光器。前者为连续输出，熔覆功率一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。 对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距，因此，激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3.工艺特点 （1）前期处理 激光熔覆，一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。 （2）送粉 CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 （3）从熔池形成的状态看
由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 （4）加热快、冷却快 影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔、硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。 （5）材料选择 由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物、氧化物的熔覆更困难一些。 二.微束等离子熔覆特点 1.技术特点 微束等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快。为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径、小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然，这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放的好一些。 2.设备特点 微束等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源、喷枪、送粉器、摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显著，对环境要求低，对材料适应广泛。 随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。另外，设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。
激光熔覆
第五章 激光延寿技术 5.1激光熔覆表面处理技术 2、熔覆层的气孔和裂纹问题 熔覆层中的气孔是常见的缺陷。空气和保护气中的水分以及涂层（或粉）中吸附的水分是产生气孔的主要原因。在激光加热时，金属表面的预涂层中的水将逐步分解。分解出的水分和空气及保护气中的水分可以在激光作用的高温区直接分解产生H 。 同时，涂层中的碳粉也会和金属氧化物发生氧化还原反应产生二氧化碳。 这些H 溶入过热的激光熔覆的熔池中，随后在熔池的冷却结晶过程中析出而形成气泡，这些气泡如不能上浮逸出则成为焊接气孔。由于激光熔覆速度高，熔池的体积又很小，因此熔池的冷却结晶速度极快，不利于气泡的上浮逸出。 从冶金原理知道，对于一般熔覆火花，为防止产生气孔，可以从两方向着手：第一，限制氢溶入焊接熔池，或者减少氢的来源，或者减少氢与熔池的作用时间。第二，尽量促使氢从熔池析出，即在熔池凝固之前使氢以气泡形式及时排出。可以采取的办法：减少氢的来源即是彻底清除涂层中的水分，并加强对熔池的保护；减少熔池吸氢时间也就是减少熔池的存在时间，其中焊接速度是主要参数；对表面进行激光重熔处理。产生裂纹的原因为工艺原因、显微组织因素和残余应力。可以采取合适的办法降低裂纹的发生。如选择合适的熔覆材料，使熔覆层内的残余应力降低；优化激光熔覆技术的工艺方法和参数；合理设计熔覆层等。图2（a ，b ）是应用不同的掺杂和工艺参数获得熔覆层的裂纹检测。图2掺杂5％，10％合金。 HO H O H +→)(2汽2 CO M C O M y x +→+
图2 掺杂5％，10％合金粉末在不同功率下熔覆层裂纹检测 3、激光熔覆工艺参数与优化 脉冲激光可调参数较多，包括单脉冲能量、脉冲宽度、脉冲频率、光斑尺寸、光斑重叠率及激光扫描速度等，这些参数并不是孤立存在的，它们之间的关系以及对溶覆涂层质量的影响较复杂，因此在选择激光工艺参数时需综合考虑各参量，以获得满意的处理效果。 1．1激光工艺参数对熔覆层尺寸的影响 对工件表面进行激光溶覆处理后，表面粗糙度通常较大，因此在实际使用之前，往往需对工件表面进行磨抛处理，这就需要表面培覆层有一定的加工余量,以确保激光擦覆层在磨抛后仍有一定的强化深度。脉冲激光培覆工艺参数中对溶覆层尺寸影响最大的是单脉冲能量、脉冲频率和激光扫描速度,因此应该对这几个工艺参数与强化层尺寸之间的关系进行研究，例如采用粉体材料是50%镍+50%纳米Al 2O 3,采用单道熔覆。 1．2激光工艺参数对溶覆层表面质量的影响 脉冲激光作用下的熔覆层是由多个脉冲重叠而成,因此与连续激光熔覆相比,培覆层表面的粗链度较高,这就导致培覆后需磨抛去除的厚度较大。在激光溶覆过程中,应尽量减少磨抛去除厚度,增加表面光洁度。脉冲激光的工艺参数较多,而影响表面光洁度的主要参数是激光扫描速度和脉冲频率。 脉冲频率与激光扫描)%(560)(323C O B WO Ni a +++) %(1060)(323C O B WO Ni b +++
激光熔覆实验报告
激光熔覆实验报告 1.实验目的 1)熟悉激光熔覆的概念、特性和基本方法； 2)了解激光熔覆所涉及的激光器、加工机床、送粉器和喷嘴； 3)用侧向送粉法在45钢表面进行镍基合金的激光熔覆，优化工艺参数获得良好的熔 覆层； 4)测量熔覆层的尺寸，观察显微组织。 2．实验原理 激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被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，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。 与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点，因此激光熔覆技术应用前景十分广阔。 熔覆材料：目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料。其中，又以镍基材料应用最多，与钴基材料相比，其价格便宜。 工艺设备原理 熔覆工艺：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。预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束辐照扫描熔化，熔覆材料以粉、丝、板的形式加入，其中以粉末的形式最为常用。同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用线材或板材进行同步送料。 预置式激光熔覆的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理---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：基材熔覆表面预处理---送料激光熔化---后热处理。 按工艺流程，与激光熔覆相关的工艺主要是基材表面预处理方法、熔覆材料的供料方法、预热和后热处理。 3．实验设备 YLS-2000（IPG）光纤激光器、45钢板材（40╳60╳15），Ni基合金粉末。 4．实验步骤 1)预先准备好的45钢试样表面用酒精和丙酮清洗干净，用电吹风机吹干备用； 2)在激光加工工作头上安装反射聚焦工作头，接通电源，调节送粉嘴的位置；在送粉 器中加入适量的NiCrSiB合金粉末；
等离子熔覆与激光熔覆的区别
等离子熔覆与激光熔覆的区别 等离子熔覆 1. 技术特点：等离子熔覆机所采用的等离子束，是一种电离弧，比弧焊机热量更集中，所以加热速度更快，为了获得更集中的离子束，一般采用高压缩比孔径，小电流，以便控制基体温度不致太高，避免引起退火变形。当然这与YAG激光器加热速度无法比拟。由于等离子弧为连续工作，造成机体冷却相对较慢，形成的过渡区域比激光熔覆要深一些，这对硬面材料熔覆来说，应力会释放好一些。 2. 设备特点：等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源·喷枪·送粉器·摆动器等，技术门槛低，容易制造，可靠性好，维护使用简单，耗电少，使用成本低，通用性好，生产成本低，适应性好，便于规模化生产，效益显着，对环境要求低，对材料适应广泛。随着电气技术的进步，我国的焊机技术水平已经具备足够的支持能力。另外设备体积小，重量小，焊枪可以手持把握，这使它使用起来更灵活方便，辅助工装的造价便宜。 3. 工艺特点： 第一前期处理简单：只需除锈去污去疲劳层即可。 第二送稳：采用氩气送粉，送分精度要求低，可以有一定的倾斜度。这样就允许手工操作，对于金属修复比较适用。
第三等离子稳定性好：等离子的稳定性好，熔池的形成也易于控制，敷材与机体融合充分，区域过度较好。 第四加热和冷却速度低于激光：熔融状态维持时间长，有利于金相组织均匀形成，排气浮渣较好，在粉末喷出过程中就已经加热，且有氩气和离子气的保护，所以熔覆层均匀度更好，气孔夹渣等缺陷更少。 第五材料选择：等离子加热方式对材料限制少，材料选择更广泛，对碳化物，氧化物的熔覆更容易一些。 激光熔覆 1.技术特点 2.激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。 3.2. 设备特点 4.激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者
激光熔覆_图文讲解
一、激光熔覆的原理 激光溶覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基体所缺少的高性能。能充分发挥二者的优势，克服彼此的不足。 可以根据工件的工况要求，熔覆各种（设计）成分的金属或非金属，制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。通过激光熔覆，可在低熔点材料上熔覆一层高熔点的合金，亦可使非相变材料 （AI 、Cu 、Ni 等）和非金属材料的表面得到强化。 在工件表面制备覆层以改善表面性能的方法很多，在工业中应用较多的是堆焊、热喷涂和等离子喷焊等，与上述表面强化技术相比，激光熔覆具 有下述优点： （1 ）熔覆层晶粒细小，结构致密，因而硬度一般较高，耐磨、耐蚀等性能 亦更为优异。 （2 ）熔覆层稀释率低，由于激光作用时间短，基材的熔化量小，对熔覆层的冲淡率低（一般仅为 5％-8%），因此可在熔覆层较薄的情况下，获得所要求的 成分与性能，节约昂贵的覆层材料。 （3 ）激光熔覆热影响区小，工件变形小，熔覆成品率高。 （4 ）激光熔覆过程易实现自动化生产，覆层质量稳定，如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节，这在其他工艺中是难以实现的。 由于激光熔覆的上述优点，它在航空、航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景，已成为当今材料领域研究和开发的热点。 激光熔覆技术应用过程中的关键问题之一是熔覆层的开裂问题，
尤其是大工件的熔覆层，裂缝几乎难以避免，为此，研究者们除了改进设备，探索合适工艺，还在研制适合激光熔覆工艺特点的熔覆用合金粉末和其他熔覆材 料。 二、激光熔覆工艺方法 激光熔覆工艺方法有两种类型： 1、二步法（预置法） 该法是在激光熔覆处理前，先将熔覆材料置于工作表面，然后采用激光将其熔化，冷凝后形成熔覆层。预置熔覆材料的方式包括： （1 ）预置涂覆层：通常是应用手工涂敷，最为经济、方便、它是用粘结剂将熔覆用粉末调成糊状置于工件表面，干燥后再进行激光熔覆处理。但此法生产效率低，熔覆厚度不一致，不宜用于大批量生产。 （2 ）预置片：将熔覆材料的粉末加入少量粘结剂模压成片，置于工件需熔覆部位，再进行激光处理。此法粉末利用率高，且质量稳定，适宜于一些深孔零件，如小口径阀体，采用此法处理能获得高质量涂层。 2、一步法（同步法） 这是在激光束辐照工件的同时向激光作用区送熔覆材料的工艺， 它又有两种方/法。 同步送粉法：使用专用喷射送粉装置（见图）将单种或混合粉末送入熔池，控制粉末送入量和激光扫描速度即可调整熔覆层的厚度。由于松散的粉末对激光的吸收率大，热效率高，可获得比其他方法更厚的熔覆层，容易 实现自动化。国外实际生产中采用较多。 同步送丝法：此法工艺原理虽与同步送粉法相同，但熔覆材料是预先加工成丝材或使用填充丝材。此法便利且不浪费材料，更易保证熔覆层的成分均匀性，尤其是当熔覆层是复合材料时，不会因粉末比重或粒度大小的不同而影响覆层质量，且通过对丝材进行预热的精细处理可提高熔覆速率。但是丝材表面光滑，对激光的反射较强，激光利用率相时较低；此外，线材制造过程较 复杂，且品种规格少。
激光熔覆技术分析与展望讲解
激光熔覆技术分析与展望 作者：张庆茂激光熔覆是一种新型的涂层技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一，已广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。为推动激光熔覆技术的产业化， 作者：张庆茂 激光熔覆是一种新型的涂层技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一，已广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。 为推动激光熔覆技术的产业化，世界各国的研究人员针对激光熔覆涉及到的关键技术进行了系统的研究，已取得了重大的进展。国内外有大量的研究和会议论文、专利介绍激光熔覆技术及其最新的应用：包括激光熔覆设备、材料、工艺、监测与控制、质量检测、过程的模拟与仿真等研究内容。但到目前为止，激光熔覆技术还不能大面积工业化应用。分析其原因，这里有政府导向的因素、激光熔覆技术本身成熟程度的限制、社会各界对激光熔覆技术的认可程度等因素。因此，激光熔覆技术欲实现全面的工业化应用，必须加大宣传力度，以市场需求为导向，重点突破制约发展的关键因素，解决工程应用中涉及到的关键技术，相信在不远的将来，激光熔覆技术的应用领域及其强度将不断的扩大。下面介绍激光熔覆技术几个发展的动态，以飨读者。 激光熔覆的优势 激光束的聚焦功率密度可达1010~12W/cm2，作用于材料能获得高达1012K/s的冷却速度，这种综合特性不仅为材料科学新学科的生长提供了强有力的基础，同时也为新型材料或新型功能表面的实现提供了一种前所未有的工具。激光熔覆所创造的熔体在高温度梯度下远离平衡态的快速冷却条件，使凝固组织中形成大量过饱和固溶体、介稳相甚至新相，已经被大量研究所证实。它提供了制造功能梯度原位自生颗粒增强复合层全新的热力学和动力学条件。同时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、金属零部件的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和多方面的研究。 目前，利用激光熔覆技术可以制备铁基、镍基、钴基、铝基、
等离子熔覆与激光熔覆的对比
激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。 一、激光熔覆特点 1. 技术特点 激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但我以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点我将在后面讲到。 2. 设备特点等离子熔覆与激光熔覆的对比 激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3. 工艺特点等离子熔覆与激光熔覆的对比 第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。 第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。 第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。 二、微束等离子熔覆特点等离子熔覆与激光熔覆的对比
激光熔覆工艺参数对熔覆层表面平整度的影响
第37卷 第1期中 国 激 光 Vol.37,No.12010年1月 CHIN ES E J OURNAL OF LAS ERS J anuary ,2010 文章编号:025827025(2010)0120296206 激光熔覆工艺参数对熔覆层表面平整度的影响 朱刚贤 张安峰 李涤尘 (西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安710049) 摘要 为了获得平整的熔覆层表面质量,对316L 不锈钢激光熔覆工艺参数对熔覆层表面平整度、平宽比(表面平整度与单层熔覆宽度比值)及平高比(表面平整度与单层熔覆高度的比值)的影响进行了实验研究。分析了单层熔覆宽度、单层熔覆高度与轨迹间的中心距及搭接率之间的相互关系,并进行了单层熔覆宽度、单层熔覆高度及表面平整度的测试。实验结果表明,随激光功率增大、送粉量增大及扫描速度的减低,熔覆层表面的平整程度降低;随载气流量增大,熔覆层表面的平整程度先增加后降低。 关键词 激光技术;激光熔覆;成形质量;工艺参数;表面平整度 中图分类号 TN249;T G 39 文献标识码 A doi :10.3788/CJL 20103701.0296 Ef f ect of P r oces s P a r a met e rs on S u rf ace S m oot h nes s i n L as e r Cl a ddi n g Zhu Gangxian Zhang Anf eng Li Dichen (St a te Key L abor a tor y f or Ma n uf act u ri ng S yste ms Engi neeri ng ,Xi ′a n J i aotong U niversit y , Xi ′a n ,S ha a nxi 710049,Chi n a ) Abs t r act To obtain the smooth surface quality of cladding layer ,the effects of p rocess parameters on surface smoothness and the ratios of the width and height of cladding layer to surface smoothness were studied by experiments in laser cladding.The relationships of the height and width of cladding layer with center distance and overlapping ratio were analyzed ,and the height ,width and surface smoothness of cladding layer were tested.The experimental results indicate that the degree of surface smoothness decreases with the increase of laser power and powder mass flow rate and the reducing of t raverse speed ;the degree of surface smoothness firstly increased then decreased with the growth of carrier gas flow rates. Key wor ds laser technique ;laser cladding ;forming quality ;p rocess parameters ;surface smoothness 收稿日期:2009202209;收到修改稿日期:2009203227 基金项目:国家973计划(2007CB707704)、国家自然科学基金(50675171)和长江学者和创新团队发展计划 (PCSIR T0646)资助课题。 作者简介:朱刚贤(1980—),男,博士研究生,主要从事复杂构件的高能束控形控性制造方面的研究。E 2mail :gxzhu2005@https://www.360docs.net/doc/0d6259825.html, 导师简介:李涤尘(1964—),男,博士,教授,主要从事快速成形制造、生物制造和复合材料成形等方面的研究。E 2mail :dcli @https://www.360docs.net/doc/0d6259825.html, (通信联系人) 1 引 言 激光熔覆技术是利用高能激光束为热源,以预 置或同步供给方式在基材表面添加金属粉末(丝)使之具有优异的耐磨、耐蚀及耐热等性能的表面改性技术。在激光熔覆过程中,激光、粉末材料及基体间相互作用形成熔覆层是一个较复杂的熔化2凝固冶金过程,这就导致熔覆层的成形质量很难得到准确控制。提高熔覆层的成形质量一直是国内外关注的 热点和追求的直接目标,而加工工艺参数(如激光功 率、扫描速度、送粉量及载气流量等)对熔覆层成形质量起决定性作用,在已有的研究中主要关注的是送粉量、激光功率、扫描速度、保护气流量等加工参数对熔覆层成形宽度、高度的影响规律,也有研究搭接率对表面成形质量的影响[1～7],而熔覆层的表面平整度作为衡量熔覆层成形质量的一个重要指标,目前尚缺乏系统的研究。本文在扫描路径一定的条
高速激光熔覆加工参数
高速激光熔覆相关技术参数介绍 高速激光熔覆是一种快速激光表面处理技术，主要涉及技术参数分为两个方面，一是激光熔覆过程中，设备的调试设置参数，称为加工参数；二是熔覆完成后，对熔覆效果质量的测评衡量参数，称为检测参数。 加工参数主要包括激光功率、光斑形状、光斑尺寸、加工距离、搭接率、熔覆速度、送粉方式、保护气气压共8项关键参数。 （1）激光功率，激光器单位时间内输出的能量。高速激光熔覆一般用KW级激光器，如ZKZM-2KW和ZKZM-4KW在市场上推广应用较多，可满足大部分的领域使用需求。 （2）光斑形状，常见的光斑形状分圆形和矩形两种，用户根据加工对象特点选择使用。 （3）光斑尺寸，光斑尺寸主要影响光功率密度，即单位面积的光能量大小，同等功率条件下，光斑尺寸越小，光功率密度越大，高功率密度光斑适宜熔覆高熔点的金属粉末。 （4）加工距离，指激光出光口距基体表面的距离。加工距离过远，金属粉末容易发散，粉末利用率低；加工距离近，激光熔覆头受激光辐射表面温度过高，严重造成粉末堵塞。 （5）搭接率，搭接率是影响熔覆层表面粗糙度的主要因素，搭接率提高，熔覆层表面粗糙度降低。但搭接部分的均匀性很难得到保证。每道熔覆层之间相互搭接区域的深度与每道熔覆层正中的深度有所不同，从而影响了整个熔覆层。高速熔覆的搭接率高达70%-80%(普通熔覆的搭接率为30%-50%)。 （6）熔覆速度，熔覆线速度和熔覆面积速率均可表示熔覆速度大小。中科中美高速激光熔覆实测线速度为30m/min-100m/min，在熔覆厚度0.2-0.5mm时，熔覆效率每小时0.7-1.2平方米。 （7）送粉方式，高速激光熔覆送粉方式主要有环形送粉和中心送粉两种方式，中心送粉较环形送粉粉末利用率高，但设计难度较大，光束需呈环形围绕送粉管一周，目前市场上环形送粉应用较多。 （8）保护气气压，保护气压力大小加工时可调。保护气一般使用氮气或氩气，主要用于送粉以及在激光熔覆熔池周围形成保护区域，减少氧化。
等离子熔覆耐磨处理技术2012
等离子熔覆耐磨处理技术
青岛海纳等离子科技有限公司 一、等离子熔覆技术简介 等离子金属表面熔覆处理技术（等离子束金属表面原位冶金技术）是我公司在堆焊以及激光熔覆的基础上自主研发的提高金属表面性能的一项新技术，利用该技术可在金属零部件的表面获得一层具有特殊性能的合金熔覆层，以提高金属零部件的耐磨损、耐冲击和耐腐蚀性能，熔覆层与基体为冶金结合，结合强度高。该项技术获得了多项国家专利，并且在2008年荣获“国家级科技进步奖二等奖”，以及“中国煤炭工业科学技术奖二等奖”和“中国机械工业科学技术奖二等奖”等多项奖励。 等离子熔覆技术的基本原理是在柔性高温等离子束流作用下，将合金粉末与基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固，等离子束离开后自激冷却，从而实现表面的强化与硬化。 2002年12月份通过了对负压等离子束熔覆金属陶瓷涂层技术和数控等离子熔覆强化机床的鉴定，鉴定结论认为该项技术与设备是等离子表面冶金领域的一项重大创新，填补了一项空白，总体技术达到了国际领先水平。等离子熔覆已在抗冲击耐磨损防腐蚀方面显示其很大的优越性和强大的生命力。 等离子熔覆的特点是： （1）等离子束能量密度高，熔覆耐磨层与基体为冶金结合，结合强度高，不脱落。 （2）无需喷砂等前处理过程，生产工艺简单，降低了生产成本，提高了生产效率。 （3）整个熔覆过程在数控系统控制下实现，自动化程度高，适合进行批量工业化生产。． （4）对使用环境要求低，无需设备降温、除尘等辅助要求，操作简单，设备维
修维护容易。 （5）电热转换效率高，能效比高。 （6）熔覆过程稀释率低，熔覆层性能容易控制。 （7）粉末适用范围广，可使用铁基、镍基、钴基等粉末熔覆。 （8）根据使用要求不同，熔覆层单层厚度可调（0.5mm～6.0mm）。 二、等离子熔覆耐磨处理系列设备 DRF-2型数控等离子熔覆耐磨处理设备 1、可对中部槽的中板进行耐磨处理。 2、可对平面零部件进行耐磨处理。 3、采用先进的数控技术，根据需要编好程序后自动完成熔覆过程，自动化程度高。 4、熔覆层平整度高，材质均匀，稀释率低。 5、程序控制自动送粉，送粉速度可调。 DRF-5B型数控等离子熔覆耐磨处理设备
单元设计--激光熔覆成型(LCF)技术工艺参数(精)
浙江工贸职业技术学院 单元教学设计 2016 —2017 学年第二学期 课程名称：3D打印工艺实践 授课班级： 任课教师：金露凡 所在院（系）：材料工程系
单元教学设计基本框架 第一部分：组织教学和阐述本部分知识的总体概况（时间：2分钟） 1、回顾激光熔覆成型（LCF）技术的基本原理、过程 2、总述本次课学习 激光熔覆工艺对于熔覆成型的质量起到至关重要的作用。学会激光熔覆工艺第二部分：学习新内容 【步骤一】说明主要教学内容、目的（时间：3分钟）教学内容：激光熔覆工艺流程及工艺参数 教学目的：了解激光熔覆成型过程中主要的工艺流程及工艺参数 掌握激光熔覆工艺参数的调节方法 掌握工艺参数的优化方法以及不同工艺参数对熔覆结果的影响 【步骤二】新知识的引入（时间：20分钟）激光熔覆技术兴于 20 世纪 70 年代，是通过不同的添料方式，并利用高能密度激光束使基材表面添加熔覆材料与基材表层一起快速熔凝，形成与基材表面冶金结合良好涂层的表面改性技术。与传统的化学热处理( 渗氮、渗碳、渗金属) 、电镀、堆焊、喷涂等相比，该技术具有熔覆层晶粒细小、结构致密及稀释率低等一系列优点，目前在航空航天、模具、石油化工等行业成为表面工程领域研究发展的热点。 激光熔覆是一个复杂的物理、化学冶金过程，传统的熔覆工艺面临着熔覆层开裂敏感性高，易产生气孔及效率较低等问题。裂纹现象和行为牵涉到激光熔覆的很多方面，熔覆工艺是决定熔覆质量及效率的关键因素。 激光熔覆技术按熔覆材料的供给方式分为两类，即预置粉末激光熔覆和同步送粉激光熔覆。预置式是指将待熔覆的合金粉末预先置于基材表面，然后利用激光束在合金覆盖层表面扫描，使覆盖层及一部分基材熔化，激光束离开后熔化的金属快速凝固在基材表面形成冶金结合良好的熔覆层。 同步式是指在激光熔覆过程中采用专门的送粉系统将合金粉末直接送入激光作用区，在激光的作用下使供料和熔覆同时完成，之后冷却结晶形成熔覆层。预置式的手工涂覆效率较
激光熔覆工艺参数和材料等因素对熔层裂纹关系影响的探讨与思考
激光熔覆工艺参数和材料等因素对熔层裂纹关系影 响的探讨与思考 摘要：激光熔覆中裂纹是影响熔层质量的关键因素，本文就激光熔覆中裂纹产生的原因主要是应力方面进行分析，从而从激光工艺参数、材料等方面进行考虑消除裂纹，希望对以后的裂纹控制有所帮助。 关键词：应力；裂纹；工艺参数；材料 Research on the Effect of Laser Cladding Process Parameters and Materials to the Crack Melt Layer Relationship Factors Abstract：The crack is key factors of laser cladding layer’s quality ,this paper mainly analysis the effect of stress to the crack, thus from laser process parameters and materials to consider eliminating crack and offer advices to the later research. Key words: stress; crack; process parameters; materials 1引言 众所周知，激光熔覆过程中由于各种应力包括热应力、组织应力和约束应力等，以及温度梯度和熔池对流传质等的影响都会导致熔覆层出现裂纹等不良因素，这些不良因素严重的妨碍了激光熔覆技术对实验对象质量的可靠性和性能优良性的应用，为此我们必须想办法消除这些裂纹。而在大多数情况下，裂纹的出现和消除极大程度上取决于激光熔覆工艺参数的选取以及材料选取等其他因素的影响，因此我们对这一参数进行一一分析并总结得出了解决裂纹的办法。 。本文综合国内外研究成果，分析了激光熔覆的影响因素，认为热应力、组织应力和约束应力足产生激光熔覆裂纹的主要因素。并从激光工艺和材料选择两个方面剖析了产生熔覆裂纹的内在原因，从激光功率、扫描速度、光斑大小和材料等方面探讨了消除激光熔覆裂纹的方法。 2激光熔覆裂纹产生的机制 我们知道裂纹出现的原因主要是各种应力的影响，包括热应力、组织
等离子熔覆与激光熔覆的对比
一线工程师对等离子熔覆与激光熔覆的对比 导读：激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点。 OFweek激光网讯：编者多年从事激光熔覆和微束等离子熔覆工艺的应用实践，对此有一些认识和总结。 一、激光熔覆特点 1. 技术特点 激光熔覆最重要特点是热量集中，加热快冷却快热影响区小，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊·堆焊·普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。但编者以为这只是从工件整体宏观讲，而当你对熔覆层和热影响区进行微观分析时，你会看到另一种景象，这一点编者将在后面讲到。 2. 设备特点 激光熔覆目前国内采用采用两种机型；CO2激光器，YAG激光器。前者为连续输出，熔覆用机一般在3KW以上；YAG激光为脉冲输出，一般在600W左右。对于设备，一般使用者很难吃透，严重依赖生产方的服务，购买价格昂贵，维护成本、零部件价格很高，再加上设备稳定性和耐受性与国外比较普遍都有差距。因此激光熔覆机一般用在特殊领域，普通工业制造、维修领域难有效益。 3. 工艺特点 第一前期处理：激光熔覆一般只需将工件打磨干净，除油，除锈，去疲劳层等，比较简单。 第二送粉：CO2激光器功率较大，一般用氩气送粉；YAG激光功率小，一般用自然落粉的方式。这两种方式在熔覆时都基本在水平位置形成熔池，倾斜稍大粉末便不能正常送达，激光的使用范围受到限制，特别是YAG激光器。 第三从熔池形成的状态看：由于激光的控制精度高，输出功率恒定，且没有电弧接触，所以熔池大小深度一致性好。 第四加热快冷却快：影响金属相形成的均匀度，也对排气浮渣不利，这也是造成激光熔覆形成气孔，硬度不均的重要原因，特别是YAG激光倾向更严重。 第五材料选择：由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大，激光更适于镍基自熔性合金等一些材料，对碳化物，氧化物的熔覆更困难一些。 二、微束等离子熔覆特点
激光熔覆技术
激光熔覆技术的研究现状及应用 陈宝洲 （南华大学机械工程学院湖南衡阳邮编：421001） 摘要：本文逐次介绍了激光熔覆技术的原理、特点、材料体系、激光熔覆存在的问题、激 光熔覆层裂纹产生的原因及防止措施，阐述了其工业应用，最后分析了其发展趋势。 关键词：激光熔覆；材料体系；应用 Laser cladding technology research and Application Chen Baozhou (College of Mechanical Engineering, University of South China, Heng Yang, 421001, China) Abstract: This paper introduces the technology of laser cladding by the principle, characteristics, material system, the problems of laser cladding, laser cladding crack causes and prevention measures, and expounds its application in industry, finally analyzes its development trend. Key words: laser cladding; material system; application 1 引言 激光熔覆技术是一项新兴的零件加工于表面改型技术。具有较低稀释率、热 影响区小、与基面形成冶金结合、熔覆件扭曲变形比较小、过程易于实现自动化 等优点。激光熔覆技术应用到表面处理上，可以极大提高零件表面的硬度、耐磨 性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能，可以极大提高材料的使用寿命。同时，还可以 用于废品件的处理，大量节约加工成本。激光溶覆应用到快速制造金属零件，所 需设备少，可以减少工件制造工序，节约成本，提高零件质量，广泛应用于航空、 军事、石油、化工、医疗器械等各个方面。 激光熔覆是一个复杂的物理、化学冶金过程，熔覆过程中的参数对熔覆件的 质量有很大的影响。激光熔覆中的过程参数主要有激光功率、光斑直径、离焦量、 送粉速度、扫描速度、熔池温度等，他们的对熔覆层的稀释率、裂纹、表面粗糙 度以及熔覆零件的致密性都有着很大影响。同时，各参数之间也相互影响，是一 个非常复杂的过程。必须采用合适的控制方法将各种影响因素控制在溶覆工艺允 许的范围内。 随着控制技术以及计算机技术的发展，激光熔覆技术越来越向智能化、自动 化方向前进。国外在这方面做的比较好。从直线和旋转的一维激光熔覆，经过X 和Y两个方向同时运动的二维熔覆，到上世纪90年代初开始向三维同时运动熔 覆构造金属零件发展。如今，已经把激光器、五轴联动数控激光加工机、外光路 系统、自动化可调合金粉末输送系统(也可送丝)、专用CAD/CAM软件和全过程 参数检测系统，集成构筑了闭环控制系统，直接制造出金属零件。标志着激光熔 覆技术的发展登上了新的台阶。各国在激光控制方面的研究的新成果往往都以专 利的形式进行保护，如高质量的同轴送粉熔覆系统以及闭环反馈控制系统等。 国内西北工业大学、清华大学、北京工业大学、上海交通大学和中国科学院等单