激光熔覆噴涂工藝現(xiàn)狀及前景分析
近日，北大工學院包頭研究院研發(fā)了一項具有水平的技術———激光熔覆，這項技術可以將受損機械零部件重新利用，既節(jié)約、又環(huán)保。
據(jù)了解，經激光熔覆技術處理后的產品，加了耐磨層，比新產品的硬度和耐磨性更強，使用時間更長，修覆成本比購買新產品便宜70%以上，能夠有效降低企業(yè)成本。
激光熔覆工藝發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析
激光熔覆( 亦稱激光堆焊) 是指以不同的添加方法在被熔覆的基體上放置選擇的涂層材料，經高能密度激光束輻照加熱，使之和基體表面熔化，并快速凝固，從而在基材表面形成與其為冶金結合的表面涂層的工藝過程。激光熔覆具有如下優(yōu)點：1) 激光束的能量密度高， 加熱速度快，對基材的熱影響較小，引起工件的變形小；2) 控制激光的輸入能量，可將基材的稀釋作用限制在極低的程度(一般為2%-8%)，從而保持了原熔覆材料的優(yōu)異性能；3) 激光熔覆涂層與基材之間結合牢固(冶金結合)，且熔覆涂層組織細小。這些特點使得激光熔覆技術近十年來在材料表面改性方面受到高度的重視。大面積激光熔覆工藝方法主要有兩種：多道搭接和多層疊加，即從橫向和縱向兩個方向進行的加工處理。多層疊即先在基體上進行次熔覆，然后在熔覆后的涂層上進行二次粉末預置，待粉末干燥后進行第二次熔覆，按此方式繼而完成多層熔覆，不同層可以預置不同的粉末，從而達到不同的預期效果。
1.1 激光熔覆材料體系
(1) 自熔性合金粉末：可分為鎳基自熔合金、鈷基自熔合金和鐵基自熔合金，其主要特點是含有硼和硅，具有自脫氧和造渣能力， 即自熔性。自熔合金的硬度與合金含硼量和含碳量有關，隨硼、碳含量的增加而提高，這是由于硼和碳與合金中的鎳、鉻等元素形成硬度的硼化物和碳化物的數(shù)量增加所致。
(2) 碳化物復合粉末體系：由碳化物硬質相與金屬或合金粘結相組成，主要有(Co、Ni)/WC和(NiCr、NiCrAl) Cr3C2等系列。這類粉末中的粘結相能在一定程度上使碳化物免受氧化和分解。碳化物復合粉末作為硬質耐磨材料，具有很高的硬度和良好的耐磨性, 其中(Co、Ni)/WC 系適應于低溫(<560℃)的工作條件，而(NiCr，NiCrAl)/Cr3C2系適用于高溫工作環(huán)境。此外，(Co、Ni)/WC復合粉還可與自熔性合金粉末一起使用。
(3) 氧化物陶瓷粉末：具有優(yōu)良的抗高溫隔熱、耐磨、耐蝕等性能，主要分為氧化鋁和氧化鋯兩個系列， 而后者比前者具有更低的熱導率和更好的抗熱震性能，因而廣泛用作熱障涂層材料。
1.2 激光熔覆工藝種類
激光熔覆的工藝可以分為兩種：一種是激光處理前供給添加材料，即粉末預置法；另一種是激光處理過程中同步供給添加材料，即同步送粉法。粉末預置激光熔覆是將材料事先放置于基體材料表面的熔覆部位，然后采用激光束輻射掃描熔化，熔覆材料可以采用粉末、絲材或板材的形式加入，其中，以粉末的形式常用。絕大多數(shù)研究采用粉末預置方式。預置涂層式激光熔覆的主要工藝流程為：基體熔覆表面預處理、預置涂層材料、預熱、激光熔化、后熱處理。同步送粉式激光熔覆是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和激光熔覆同時完成。熔覆材料的加入方法主要是以粉末的形式送入，有時也會采用線材和板材的形式進行同步送料。對于熔覆面積比較大的零件可采用同步送粉法。此種方法送粉量可以調節(jié)，同步送粉器可以連續(xù)工作，因而熔覆效率高，適用于實際生產中大批零件的表面激光熔覆。同步送粉式激光熔覆的主要工藝流程為：基體熔覆表面預處理、送料激光熔化、后熱處理。
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