激光熔覆工艺方法以及熔覆材料现状.docx

激光熔覆工艺方法以及熔覆材料现状激光熔覆技术的研究始于20世纪70年代美国AVCO公司就汽车发动机许多易磨损件进行了激光熔覆技术的研究。按熔覆材料的供给方式不同激光熔覆工艺方法分为两种：激光熔覆合金预置法和合金同步送粉法。熔覆材料的加入形式通常有粉末、丝材、板材三种其中以粉末的形式最为常用。关键词：激光熔覆工艺方法熔覆材料1.激光熔覆技术激光熔覆技术的研究始于20世纪70年代美国AVCO公司就汽车发动机许多易磨损件进行了激光熔覆技术的研究。1981年英国Rolls.Royce公司成功在喷气发动机叶片上涂覆钴基合金面并显着提高了其耐磨性。由于这一新技术具有巨大的发展潜力并能产生较大的经济效益因此在生产中获得了广泛推广及应用。激光熔覆技术在目前材料表面改性技术中应用较广泛。激光熔覆是在基体上添加不同成分的材料利用高能激光束辐照基体熔覆粉末和基体形成一薄层这一薄层快速熔化并凝固成形且基体对熔覆层稀释度极低因此熔覆层与基体冶金结合良好可以制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面保护涂层。2.激光熔覆工艺方法按熔覆材料的供给方式不同激光熔覆工艺方法分为两种：激光熔覆合金预置法和合金同步送粉法。科技论文。2.1合金预置法合金预置法是在基体的表面上通过一些方法将预涂材料置于其上然后采用高能激光束辐照涂层表面吸收能量使熔覆部位迅速升温、气化和熔化激光束离开后熔覆层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆材料的加入形式通常有粉末、丝材、板材三种其中以粉末的形式最为常用。预置法一般包括粘结法和热喷涂法。对于粉末类材料预置的两种方法都可以。热喷涂主要优点是喷涂效率高、容易控制沉积厚度的均匀性且与基材接合牢固这种方法不足之处是粉末利用率低受工件形状限制和成本相对较高。粘接法是利用粘结剂在基底材料的表面上将粉末调和成膏状涂上这种方法的不足之处在于效率低很难得到厚度均匀的涂层可能会妨碍熔化或引起过渡稀释；同时由于沉积层的导热性不好会消耗更多的能量；通常仅对熔覆面积较小的工件适用这种方法在实验室里采用。对于丝类合金材料既可利用预置粘结法也可利用热喷涂法进行喷涂但板类合金材料主要利用预置粘结法。科技论文。2.2合金同步送粉法合金同步送粉法是将材料直接送入激光工作区使供料和熔覆同时完成。利用激光作用把熔覆材料和基体一起熔化然后冷凝成熔覆层。这种方法可以把激光能量充分利用大大降低了熔覆层的不均匀性同时还减少了激光对基体的热作用。合金同步送粉法过程比较简单而且耗材少同步送粉法可控性好在实际应用中是很好的方法。与预置法相比同步送粉法是激光熔覆技术的发展趋势。3.激光熔覆材料体系现状激光熔覆粉末按照材料成分构成不同主要分为自熔性合金粉末、陶瓷粉末和复合粉末等。3.1自熔性合金粉末自熔性合金粉末指加入具有强烈脱氧和自熔作用的Si、B等元素的合金粉末。目前常用的是Ni基、Co基和Fe基自熔性合金粉末。Ni基合金粉末：这种合金粉末应用广泛具有合理性价比和良好材料性能如具有良好的韧性、抗氧化性等性能因而在激光熔覆材料中被研究的最多、应用的最广。Ni基自熔性合金粉末可分为Ni-B-Si和Ni-Cr-B-Si两个合金系列。Ni基自熔性合金粉末主要适用于局部要求耐磨、耐热腐蚀的构件熔覆Ni基的功率密度比铁基要高一些。Ni基合金粉末不足之处是耐高温性能较差。Ni基合金粉末中常用的是Ni60Ni45。Co基合金粉末：具有良好耐高温性能耐磨耐蚀性能也比较强经常被应用于石化和冶金等领域。另外钴基粉末合金在熔化时有很好的润湿性其熔点相比碳化物要低受热后Co元素最先熔化与合金凝固时最先形成新物相得到光滑平整的熔覆涂层提高熔覆层与基体的结合强度。目前常用的Co基合金的主要元素是Ni、C、Cr和Fe等其中Ni元素用来降低Co基合金熔覆层的热膨胀系数减小合金的熔化温度区间有效抑制熔覆层开裂现象提高熔覆层对基体的润湿性。Co基合金粉末不足之处是价格较高。Fe基合金粉末：Fe基合金作为激光熔覆材料适用于温度要求不高(温度小于400℃)的耐磨零件基体多为铸铁和低碳钢其最大优点是成本低耐磨性强。科技论文。Fe基合金的主要元素是Ni、B、Si及Cr等元素其中B、Si及Cr元素是用来提高熔覆层的硬度和耐磨性Ni元素用来提高熔覆层的抗开裂能力。由于铁基合金成本低经常代替镍基合金使用与Ni基合金相比铁基合金作为激光熔覆层的不足之处是熔覆层韧性稍差。综上Ni基或Co基合金具有良好的自熔性和抗氧化性较高的耐蚀性能Ni基或Co基合金粉末的自熔性比Fe基合金粉末要好但价格