激光表面熔覆制备纳米结构涂层的研究进展
激光熔覆技术的研究进展(一)讲解
激光熔覆技术的研究进展(一)介绍了激光熔覆技术的发展、应用、设备及工艺特点，简述了激光熔覆技术的国内外研究现状，指出了激光表面改性技术存在的问题，展望了激光熔覆技术的发展前景。
0引言激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，是指激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法[1~3]。
如对60#钢进行碳钨激光熔覆后，硬度最高达2200HV以上，耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。
在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后，将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行了对比，发现前者的耐蚀性明显高于后者[4]。
激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本,节约贵重稀有金属材料，因此,世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视[1-2、5-7]。
1 激光熔覆技术的设备及工艺特点目前应用于激光熔覆的激光器主要有输出功率为1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。
对于连续CO2激光熔覆,国内外学者已做了大量研究[1]。
近年来高功率YAG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[1]。
YAG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。
同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[8]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。
激光熔覆技术研究现状及其发展
激光熔覆技术研究现状及其发展一、本文概述激光熔覆技术，作为一种先进的表面处理技术，近年来在材料科学、机械制造、航空航天等领域引起了广泛关注。
本文旨在全面综述激光熔覆技术的研究现状及其发展趋势，以期为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考。
文章首先将对激光熔覆技术的基本原理、特点及其应用领域进行简要介绍，然后重点分析当前激光熔覆技术的研究热点和难点，包括材料选择、工艺优化、性能评估等方面。
在此基础上，文章将探讨激光熔覆技术的发展趋势和未来展望，包括新材料、新工艺、新技术的应用以及环境友好型、智能化、高效化的发展趋势。
通过本文的综述，读者可以对激光熔覆技术的最新研究成果和发展动态有一个全面而深入的了解，为相关领域的研究和实践提供有益的借鉴和指导。
二、激光熔覆技术的研究现状激光熔覆技术自问世以来，就凭借其独特的优势在材料科学与工程领域引起了广泛的关注和研究。
该技术以其高精度、高能量密度和快速加热冷却过程等特点，使得在材料表面实现高质量、高性能的熔覆层成为可能。
随着科技的不断发展，激光熔覆技术的研究现状呈现出以下几个主要特点。
在材料选择方面，激光熔覆技术已经不仅仅局限于金属材料的熔覆。
近年来，陶瓷、高分子材料甚至复合材料的激光熔覆也开始得到研究，这极大地扩展了激光熔覆技术的应用范围。
同时，对于金属材料的熔覆，也逐步实现了多元化，涵盖了铁基、镍基、钴基等多种合金材料。
在熔覆过程控制方面，研究者们通过引入数值模拟、智能控制等技术手段，实现了对激光熔覆过程更为精准的控制。
这包括对激光功率、扫描速度、送粉速度等关键参数的优化，以及对熔池温度、形貌的实时监控和调控。
这些技术的发展，使得激光熔覆的质量稳定性和重复性得到了显著提升。
再次，在熔覆层性能提升方面，研究者们通过设计合理的熔覆层结构和成分，实现了对熔覆层硬度、耐磨性、耐腐蚀性等多种性能的提升。
同时，还通过引入纳米颗粒、增强相等手段，进一步优化了熔覆层的显微组织和性能。
浅谈激光熔覆技术研究进展
浅谈激光熔覆技术研究进展一、本文概述激光熔覆技术，作为一种先进的表面工程技术，自其诞生以来，就因其在材料改性、表面强化和零件修复等方面的独特优势，受到了广泛的关注和研究。
该技术利用高能激光束将涂层材料快速熔化并与基材形成冶金结合，从而实现对基材表面的强化和改性。
随着科学技术的不断发展，激光熔覆技术在基础理论、材料体系、工艺技术和应用领域等方面都取得了显著的进展。
本文旨在全面概述激光熔覆技术的研究进展，通过梳理国内外相关文献和研究成果，分析激光熔覆技术的最新发展动态和趋势。
文章将首先介绍激光熔覆技术的基本原理和特点，然后重点讨论激光熔覆材料的研究现状，包括涂层材料的种类、性能要求及制备方法。
接着，文章将探讨激光熔覆工艺技术的优化与创新，包括激光参数、送粉方式、预热处理等因素对熔覆层质量的影响。
文章将展望激光熔覆技术在不同领域的应用前景，尤其是在航空航天、汽车制造、生物医学等领域的应用潜力。
通过本文的阐述，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考，推动激光熔覆技术的进一步发展和应用。
二、激光熔覆技术原理及特点激光熔覆技术是一种先进的表面工程技术，它利用高能激光束对基材表面进行快速加热，使预置的涂层材料在基材表面熔化并与基材形成冶金结合。
这种技术结合了激光技术和冶金技术的优点，能够在短时间内实现材料的快速熔化和凝固，从而改善基材的表面性能。
激光熔覆技术的原理主要包括激光与物质的相互作用、涂层材料的熔化和铺展、以及熔池的形成与凝固等过程。
在激光束的作用下，涂层材料迅速熔化，并与基材表面形成熔池。
随着激光束的移动，熔池逐渐铺展并填充基材表面的缺陷和不平整处。
随后，熔池迅速冷却并凝固，形成与基材牢固结合的涂层。
激光熔覆技术具有许多显著的特点。
激光束的能量密度高，加热速度快，能够实现涂层材料的快速熔化和凝固，减少热影响区和热变形。
激光熔覆技术能够实现精确控制，通过调整激光功率、扫描速度和涂层材料的成分等参数，可以制备出具有不同性能和功能的涂层。
激光熔覆纳米金刚石减摩涂层研究
我们进一步对激光制备的纳米金刚石熔覆层进行
了Ｘ射线衍射物相分析，其结果如图６所示．半
定量相成分分析结果如表３所示。物相分析证明。
熔覆层中含有大量金刚石相。采用谢乐公式对其
晶粒尺寸进行估算。计算公式为：
∥舻丽 ｎ
后Ａ
其中：Ｄ删为所计算的金刚石相的大小（ｎｍ）；ｋ为 常数，取为０．８９；Ａ为人射Ｘ射线的波长（ｎｍ）；卢 为所测衍射峰的半高宽；０为所测衍射峰对应的 衍射角（ｏ）。
ｃｌａｄｄｉｎｇ ｐｏｗｄｅｒ
Ｃｒ Ｗ Ｍｎ Ｓｉ Ｃ Ｆｅ 粒度（Ｈ） 松装比／（ｇ·ｃｍ－３） 熔点／＊Ｃ
２５．４ ８．０ ０．８ １．２ Ｏ．４ 余量 １５０～３００
≥４．５
１２５０
２实验设备与测试方法
熔覆实验在ＪＪＭ．１ＧＸＹ．４００Ｂ数控多功能 ＹＡＧ激光加工机上进行，用光学显微Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗｅａｌ＂ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ６１．４％ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｓｅｌｆ－ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｉｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｎａｎｏ—ｄｉａｍｏｎｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ Ｆｅ ｂａｓｅｄ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｐｏｗｄｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｏｆｔｈｅ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｌａｙｅｒ ｉｓ ｒｅｆｉｎｅｄ．
１试样制备及实验材料
基体材料为２Ｃｒｌ３，试样尺寸为８０ Ｉｎｔｏ ｘ５０ ｍｍ ｘ８ｒａｉｎ。实验用纳米金刚石由负氧平衡爆炸法制 成。金刚石粒度为５０～１３０ｎｎｌ，采用酒精浸泡超
收稿日期：２００９．０８．０４ 作者简介：魏ｆｌＩＪ（１９７６－），男，陕西长安人，工程师；
激光熔覆技术制备镍基合金涂层的研究进展
135管理及其他M anagement and other激光熔覆技术制备镍基合金涂层的研究进展张 勇1，王 涛1，李冰冰2，雷 刚2，王 坤2（1.国家能源费县发电有限公司，山东 临沂 273425；2.烟台龙源电力技术股份有限公司，山东 烟台 264006）摘 要：激光熔覆技术是一种以不同的填料方式在被涂覆基体的表面进行涂层材料的新放置方式，在快速凝固之后，形成稀释度极低的表面涂层。
这样的表面涂层能够有效结合冶金技术，并且能够对基体材料表面的耐磨、耐腐蚀、耐热、抗氧化等性能进行提升，镍基合金粉末的耐腐蚀性很好，应用极为广泛，作为主要涂层之一，其组分较容易清晰分辨，镍基合金粉末被熔覆在不锈钢上作为涂层，或者被熔覆在低碳钢基体上，呈现出致密的涂层特质，宏观形貌排列样式良好。
本文试图对激光熔覆技术制备镍基合金涂加以研究，从而能够对这种重要技术的发展加以说明，给予研究，对相关领域内的同行提供参考。
关键词：激光；熔覆技术；镍基合金涂层；创新研究中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）21-0135-2收稿日期：2021-10作者简介：张勇，男，生于1978年，山东泰安人，本科，高级工程师，研究方向：大型火力发电机组运行与节能优化。
激光熔覆的激光器主要有CO 2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，由于老式灯泵浦激光器光电转换效率低、维护烦琐等问题，逐渐淡出了市场。
关于CO 2激光连续熔覆，国内外学者对此课题很感兴趣，通过大量研究，高能固体激光器的发展速度越来越快，被用于对有色合金进行表面改性。
根据送粉工艺的不同，激光熔覆可以分为两类：粉末预熔法和同步送粉法。
两者效果相似，同步送粉方式易于实现自动控制，激光能量吸收率高。
镍基合金粉末的耐腐蚀涂层和制备方法具有独特性，所以在探究这种更加适合激光熔覆技术的镍基合金粉末材料特性时，要考虑耐高温浓硫酸腐蚀能力，利用激光熔覆技术，使用镍基合金粉末，采用相应的耐腐蚀涂层进行制备，能够有效解决镍基合金粉末形状不稳定等问题。
激光熔覆高熵合金涂层的研究进展
激光熔覆高熵合金涂层的研究进展激光熔覆高熵合金涂层是一种应用于材料表面改性工艺中的新型技术。
高熵合金是指由五种或更多元素构成的合金，具有优异的力学性能和化学稳定性。
激光熔覆是一种通过高能量密度激光束将粉末材料瞬间熔化并喷射到基体表面形成涂层的过程。
本文将对近年来激光熔覆高熵合金涂层的研究进展进行探讨。
近年来，激光熔覆高熵合金涂层的研究逐渐受到关注。
首先，研究人员通过调控激光功率、扫描速度和激光束偏转等参数，成功制备出了具有较好性能的高熵合金涂层。
例如，通过优化激光功率和扫描速度可以有效控制涂层的微观结构和组织形貌，提高涂层的致密性和界面结合力。
此外，通过使用激光束偏转技术，可以实现对涂层表面的复杂几何形状进行加工。
其次，研究人员还通过合金元素的选择和调节，进一步改善了高熵合金涂层的性能。
例如，增加合金元素含量可以提高涂层的硬度和耐磨性，而添加助剂元素则可以改善涂层的耐腐蚀性能。
此外，研究人员还尝试了不同组元比例的高熵合金涂层，并通过分析其相组成和组织结构，探索了合金元素对涂层性能的影响机制。
此外，研究人员还对激光熔覆高熵合金涂层的力学性能进行了深入研究。
通过压缩试验、拉伸试验和硬度测试等手段，研究人员评估了高熵合金涂层的力学性能。
研究结果表明，高熵合金涂层具有较高的硬度和优异的抗磨损性能，且其力学性能与传统合金涂层相比具有较大优势。
最后，研究人员还对激光熔覆高熵合金涂层的应用进行了拓展。
由于高熵合金涂层具有良好的耐磨、耐腐蚀和高温性能，可以应用于航空航天、汽车制造和能源领域等多个工业领域。
例如，在汽车发动机缸体上涂覆高熵合金涂层，可以提高其耐磨性和使用寿命。
在航空航天领域，高熵合金涂层可以应用于发动机涡轮叶片和航空发动机冷却片等高温部件。
因此，激光熔覆高熵合金涂层具有广阔的应用前景和市场潜力。
综上所述，激光熔覆高熵合金涂层的研究进展在材料表面改性领域具有重要意义。
通过合理地选择合金元素、优化加工参数和控制涂层结构，可以制备出具有优异性能的高熵合金涂层。
激光熔覆耐磨涂层的研究进展
激 光 熔覆技 术 兴 起 于 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 ， 是 利 用 高 能 密 它 度 的激 光束 在基 材 表 面形 成与 基 材 相互 熔 合 的 、 具 有 成 分 且 与性能 完 全不 同 的合 金 覆 层 ， 而 可 以在低 成本 钢 板 上 制 成 从 高性能 表 面 ， 替 大 量 的 高 级 合 金 以节 约 贵 重 、 有 金 属 材 代 稀 料， 降低 能 源消 耗 ， 到 了 国内外广 泛 熔 覆 耐 磨 涂 层 的 研 究 进 展
陈 浩 潘 春 旭 潘 邻 陶 锡 麒 ３ ， ， ， （ ．武 汉 理 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 汉 ４ ０ ６ ； ．武 汉 大 学 物 理 科 学 与技 术 学 院 １ 武 ３ ０３２
ｃ ｕ ｅ ｏ ｒ ｃ ｉ ｇ ｉ ｌｄ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓｗ ａ ｉ ｌ ｎ ｌ ｚ ｄ． ｅ ｃ ｒ ｅ ｔｓ ｕ ｉ ｓａ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｒｐ ｏ ｅ ｉ ｇ ａ ｓ ｆｃ ａ ｋ ｎ ｎ ｃａ ｄ ｎ ｒ ｃ ｓ ｓ ｍａ ｎ ｙ ａ ａ ｙ ｅ Ｔｈ ｕ ｒ ｎ ｔ ｄ ｅ ｒ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｄ ｏ ｅ ｒ ｃ ｓ ｎ ａ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ Ｍ ｅ ｎ ｈ ｌ ， ｈ ｒ ｒ ｅ ｅ ｔ ｄ ｅ ｎ ｐ ａ ｅ ｔ ａ ｓｏ ｍ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｏ ｙ ａ ｉｓ ｋｉ ｅ ｉｓ ｄ ｆｕ ｉ ｎ ｐ ｏ ａ ａ ｔ ｒ ． ａ ｗ ｉ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｆ ｗ ｒ ｓ ｕ ｉｓ ｏ ｈ ｓ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ｈ ｒ ｄ ｎ ｅ ｏ ｍ ｍ ｃ ， ｎ ｔ ， ｉ ｓｏ ｒ — ｃ ｆ ｃ ｓ ｉ ｇ， ｒ ｉ ｏ ｎ ａ ｙ ｂ ｈ ｖ ｏ ｎ ｉｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ａ ｒ ｃａ ｄ ｎ ａ ｅ ． ｏ ｔ ｅ ｃ ａ ｋ ｎ ｌ ｓ ｒ ｃａ ｄ ｎ ａ — ｅ ｓｎ ｇ ａ ｎ ｂ ｕ ｄ ｒ ｅ ａ ｉｒ ａ ｄ ｍ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｆ ｌｓ ｌｄ ｉ ｇ ｌ ｙ ｒ Ａｓ ｔ ｈ ｒ ｃ ｓ ｉ ａ ｅ ｌ ｄ ｉ ｇ ｌｙ ｅ
激光熔覆高熵合金涂层的研究现状及存在的问题
激光熔覆高熵合金涂层的研究现状及存在的问题激光熔覆技术是一种常用的表面改性技术，可以通过在基材表面刻蚀得到所需的复杂结构和性能，广泛应用于冶金、航空航天、汽车等行业。
高熵合金是一种特殊的合金材料，具有出色的力学性能和耐热性能，在高温和高应力环境下表现出优异的综合性能。
因此，研究激光熔覆高熵合金涂层对于提高材料表面性能具有重要意义。
本文将从高熵合金及其涂层的特点、激光熔覆技术的应用、研究现状和存在的问题等方面进行综述。
一、高熵合金的特点高熵合金是一种由五种或更多元素构成的合金，其中每种元素的摩尔含量相近。
高熵合金与传统合金相比具有以下几个显著特点：1. 多元元素：高熵合金由多种元素组成，具有均匀的化学成分，这使得它们在合金的微结构上具有很高的复杂性。
2. 高熵性：高熵合金的熵值接近理论熵上限，即具有高度混乱的排列态。
这种高度混乱的排列方式使得高熵合金具有出色的力学性能和耐热性能。
3. 均匀性：高熵合金中各种元素的分布是均匀的，这使得高熵合金具有很高的韧性和抗腐蚀性。
二、激光熔覆技术的应用激光熔覆是一种基于激光焊接的表面改性技术，通过在基材表面加热并熔化材料，然后迅速冷却形成涂层，可以有效地提高材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
激光熔覆技术在冶金、航空航天、汽车等行业具有广泛的应用，可以大幅提高材料的使用寿命和性能。
三、激光熔覆高熵合金涂层的研究现状目前，对于激光熔覆高熵合金涂层的研究主要集中在以下几个方面：1. 材料开发：研究者通过调控高熵合金中的元素含量和种类，寻找合适的高熵合金材料，以提高涂层的性能。
2. 工艺优化：激光熔覆工艺参数的选择对于涂层的性能具有重要影响。
研究者通过优化激光功率、扫描速度、熔覆层数等参数，以提高涂层的致密性和硬度。
3. 相变控制：高熵合金涂层的相变过程对于涂层性能具有重要影响。
研究者通过控制激光熔覆参数和熔覆材料的组成，以控制涂层相变过程，提高涂层的力学性能和耐热性能。
激光熔覆技术研究现状及发展趋势
激光熔覆技术研究现状及发展趋势介绍了激光熔覆的技术特点，综述了国内外激光熔覆技术的研究现状，并阐述了激光熔覆技术的发展趋势，最后总结了激光熔覆技术亟待解决的几个问题和发展对策。
标签：激光熔覆；发展趋势；研究现状；发展对策0引言近些年来，随着科学技术的大力发展，激光熔覆技术因其在零件材料表面改变性能中的突出优点而获得了国内外大多学者的广泛关注和研究，陆续已经进入到工业生产领域。
激光熔覆技术是指利用激光束为热源，将其合金粉末熔化，在零件材料基体合金表面形成一种冶金结合表面的涂层[1]。
激光熔覆技术作为零件材料表面改性技术的一种非常有效的手段，可以有效改善金属材料表面的硬度、耐磨性、强度、抗高温氧化性和耐腐蚀等性能，与其他表面处理技术相比较，激光熔覆技术具有很多优点，例如熔覆热能影响区域较小，加工工件的变形小，加工工艺易于实现自动化控制等，激光熔覆按涂层材料的添加方式，可以分为同步式和预置式，同步式是将涂覆合金粉末直接喷在受激光辐照的合金熔池内直接成型，预置式是将要涂覆的合金材料通过喷涂或粘结等方法预置于材料基体合金表面，然后用激光束进行辐照，后者操作简单，但对于预涂层粉末的厚度，粘结剂的要求较高，后者熔覆层质量更好，生产效率更高，同时对于送粉设备以及预涂层粉末要求也比较高。
1国内外研究现状激光熔覆技术的实验研究开始于20世纪70年代中期，研究初期对激光熔覆技术的研究主要在于熔覆工艺，熔覆层的性能，熔覆层的微观组织结构以及激光熔覆工艺应用等方面的研究、当代激光熔覆技术主要集中在激光熔覆机的研制、激光熔覆材料的研制、激光熔覆模型和基础理论、激光熔覆过程检测与控制、激光熔覆送粉系统的研制、基于激光熔覆的快速成形与制造技术等领域的研究[2]。
1.1国外激光熔覆技术的发展现状。
国外对激光熔覆技术的研究始于上世纪80年代，比我们国家早二十年左右的时间，国外的研究主要集中在以下三个地区：欧洲（德国、荷兰、法国、英国、芬兰、、葡萄牙、瑞典）北美（美国）和亚洲（日本、澳大利亚、新加坡）[3]。
激光熔覆制备复合材料的研究现状及进展
激光熔覆制备复合材料的研究现状及进展【摘要】本文旨在探讨激光熔覆制备复合材料的研究现状及进展。
在背景介绍着重介绍了激光熔覆技术的发展历程和应用前景，研究意义则强调了该技术在提高材料性能和节能环保方面的重要性。
在详细介绍了激光熔覆制备复合材料的原理、工艺流程、应用领域、优势和局限性，以及当前该领域的研究现状。
结论部分提出了未来研究方向包括优化工艺参数和拓展应用领域，并对整个研究进行总结回顾。
通过本文的阐述，读者可以更全面地了解激光熔覆制备复合材料的基本情况，以及未来的发展趋势和挑战。
【关键词】激光熔覆制备、复合材料、研究现状、工艺流程、应用领域、优势、局限性、未来研究方向、总结回顾1. 引言1.1 背景介绍复合材料是一种由两种或两种以上不同性质的材料经过一定的加工方法结合而成的新型材料。
激光熔覆制备复合材料是近年来备受关注的一种制备技术，通过激光束对材料表面直接进行熔覆，实现基体材料与添加材料之间的良好结合。
激光熔覆制备复合材料具有高效、高精度、低变形等优点，逐渐成为复合材料制备的重要途径。
复合材料是当前工程领域中的研究热点之一，其具有优异的性能和广泛的应用前景。
在航空航天、汽车制造、船舶工程、电子设备等领域，复合材料的应用越来越广泛。
激光熔覆制备的复合材料，具有精细的组织结构和优异的力学性能，能够满足不同领域对材料性能的要求。
1.2 研究意义激光熔覆制备复合材料是当今材料科学领域的研究热点之一，其具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。
通过激光熔覆技术可以将不同种类、形状和性质的材料进行复合，从而实现材料的性能优化和功能多样化。
这种技术在航空航天、汽车制造、电子设备等各个领域都有着重要的应用，可以有效地提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、导热性等性能，满足不同工程领域对材料性能的需求。
研究激光熔覆制备复合材料的意义在于推动材料科学领域的发展，促进工业生产制造的进步。
通过深入研究激光熔覆技术及其应用领域，可以不断拓展材料制备的可能性，提高材料的性能和功能，为各行业提供更优质的材料解决方案。
激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展强化机理与性能
第４１卷第４期V o l ．４１N o ．４２０２０青岛理工大学学报J o u r n a l o fQ i n g d a oU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能宋鹏芳,姜芙林∗,王玉玲,王㊀冉(青岛理工大学机械与汽车工程学院,青岛２６６５２０)摘㊀要:激光熔覆快冷快热以及低稀释率的特点与高熵合金的四大效应相协调,在一定程度上保证高熵合金涂层具有简单的相结构和高的综合力学性能．主要对激光熔覆制备高熵合金涂层性能及提高机理㊁涂层凝固行为的研究进行阐述．首先从形位熵对高熵合金进行概念阐述,组成高熵合金的功能元素和基本元素种类和比例的不同,当其近似等摩尔比混合时,形位熵值最大．其次,对激光熔覆法制备的涂层能够获得良好的硬度和耐磨性㊁耐腐蚀性㊁抗高温氧化性㊁热稳定性和抗高温软化性能以及强韧性的原因做了分类总结,认为高熵效应引起晶格畸变,快冷快热有利于细化晶粒以及特殊元素的不同功能是涂层性能提高的主要原因．之后,阐述了熔覆层在凝固过程中的晶粒生长方式,以及其他凝固行为变化．最后对激光熔覆制备高熵合金涂层作了总结与展望．关键词:研究进展;机理与性能;激光熔覆;高熵合金中图分类号:T G １７４．４㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１６７３Ｇ４６０２(２０２０)０４Ｇ０１０６Ｇ０９收稿日期:２０２０Ｇ０４Ｇ０３基金项目:山东省自然科学基金资助项目(Z R ２０１８P E E ０１１;Z R ２０１９M E E ０５９);山东省重点研发计划项目(２０１９G N C １０６１０２;２０１８G S F １１７０３８);青岛西海岸新区创新重大专项(２０１６Ｇ２;２０１８Ｇ１Ｇ５;２０１８Ｇ２１)作者简介:宋鹏芳(１９９６Ｇ㊀),女,山东威海人．硕士,研究方向为激光加工及再制造．E Ｇm a i l :１１５８８３３４９０＠q q．c o m．∗通信作者(C o r r e s p o n d i n g au t h o r ):姜芙林,男,博士,副教授．E Ｇm a i l :s d u j i a n g f u l i n ＠g m a i l ．c o m．R e s e a r c h p r o g r e s s i nh i g h e n t r o p y a l l o y c o a t i n gp r e p a r e db yl a s e r c l a d d i n g :S t r e n g t h e n i n g ofm e c h a n i s ma n d p e r f o r m a n c e S O N GP e n g Ｇf a n g ,J I A N GF u Ｇl i n ∗,WA N G Y u Ｇl i n g,WA N G R a n (S c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dA u t o m o t i v eE n g i n e e r i n g ,Q i n g d a oU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ,Q i n gd a o ２６６５２０,C h i n a )A b s t r a c t :T he c h a r a c t e r i s t i c s of f a s t c o o l i ng a n d f a s th e a ti n g o f l a s e r c l a d d i n g w i t hv e r y lo w d i l u t i o n r a t e a r e i nh a r m o n y w i t ht h e f o u rm a j o r e f f e c t so fh i g he n t r o p y a l l o y,w h i c h ,t oa c e r t a i ne x t e n t ,e n s u r e s t h a t t h eh i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g h a ss i m pl e p h a s es t r u c t u r ea n d h i g hc o m p r e h e n s i v e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ．I n t h i s p a p e r ,t h e p r o p e r i t e s ,i m p r o v e m e n t m e c h a n i s ma n ds o l i d i f i c a t i o nb e h a v i o ro f l a s e rc l a d d i n g h i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g ar ed i s Ｇc u s s e d ．F i r s t l y ,t h e c o n c e p t o f h i g h e n t r o p y a l l o y i s e x p o u n d e d f r o mt h e a s p e c t o f c o n f i gu r a Ｇt i o n e n t r o p y ．T h e t y p e s a n d p r o p o r t i o n s o f f u n c t i o n a l e l e m e n t s a n db a s i c e l e m e n t s a r e d i f f e r Ｇe n t i n t h e c o m p o s i t i o no f h i g he n t r o p y a l l o y ．T h e c o n f i g u r a t i o ne n t r o p y i s t h e l a r ge s tw h e n t h e y a r em i x e d i na p p r o x i m a t e l y t h es a m e m o l a r r a t i o ．S e c o n d l y,t h er e a s o n s f o r t h e g o o d h a r d n e s s ,w e a r r e s i s t a n c e ,c o r r o s i o n r e s i s t a n c e ,h i g h t e m pe r a t u r e o x i d a t i o n r e s i s t a n c e ,t h e r Ｇm a l s t a b i l i t y ,h i g h t e m p e r a t u r e s of t e n i ng r e s i s t a n c e a n d s t r o n g t o u gh n e s s o f t h e c o a ti n gpr e Ｇp a r e db y l a s e r c l a d d i n g m e t h o da r ec l a s s i f i e da n ds u mm a r i z e d ,a n d i t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e l a t t i c e d i s t o r t i o n c a u s e db y h i g he n t r o p y e f f e c t ,t h e a d v a n t a g e s o f f a s t c o o l i n g an d f a s t h e a t Ｇ７０１第４期㊀㊀宋鹏芳,等:激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能i n g i n r e f i n i n gg r a i n s a n d t h e d i f f e r e n t f u n c t i o n s o f s p e c i a l e l e m e n t s a r e t h em a i n r e a s o n s f o rt h e i m p r o v e m e n t o f c o a t i n gp e r f o r m a n c e．T h e n,t h e g r a i n g r o w t h p a t t e r na n do t h e r s o l i d i f iＧc a t i o nb e h a v i o rc h a n g e so fc l ad d i n g l a ye rd u r i n g s o l i d if i c a t i o na r ed e s c r i b e d．F i n a l l y,t h ep r e p a r a t i o no f h i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g sb y l a s e r c l a d d i n g i s s u mm a r i z e d a n d p r o s p e c t e d．K e y w o r d s:r e s e a r c h p r o g r e s s;m e c h a n i s m a n d p e r f o r m a n c e;l a s e rc l a d d i n g;h i g he n t r o p ya l l o y高熵合金又称多组分合金或多主元合金[１],与传统的铝合金㊁镁合金[２]㊁钛合金㊁铁合金等单一主元素的合金不同,高熵合金完全是１种在等原子或非等原子比中(原子中每个元素的组成从５％到３５％不等)混合大量元素或组分的新型合金设计策略．高熵合金的晶体结构也由简单的固溶体相组成,如F C C㊁B C C㊁H C P或这些相的混合物,而不是金属间化合物或其他复杂相,尽管它们的化学成分复杂．常用的高熵合金制备方法有真空电弧熔㊁激光/离子束沉积㊁热喷涂㊁磁控溅射,以及其他粉末冶金相关技术．真空电弧熔通常用来制备块状高熵合金,且得到的铸态产品易产生缩孔等缺陷,而磁控溅射技术制备的高熵合金涂层难以实现等原子比混合．激光熔覆作为先进的金属材料表面改性技术具有快速加热㊁快速凝固的特点,有利于克服多元合金常规凝固过程易存在的成分偏析问题,具有显著的溶质截留效应等非平衡凝固的特征,易获得性能优异的高熵合金涂层．激光熔覆技术是指在基体表面加入保护材料,通过高能激光束形成具有冶金结合的涂层．近年来,由于高功率密度㊁低热输入和对基体影响的最小化,激光熔覆技术被广泛用于表面强化修复技术中,具有结合强度高㊁稀释度低㊁镀层致密㊁强韧性好等优点．为了从这一过程中获得经济效益,人们正在广泛研究在各种功能基体上制备高熵合金涂层．这些涂层可以提高基材表面的硬度㊁耐磨性㊁耐腐蚀性和耐高温氧化性．在目前的制造领域,采用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为满足复杂㊁极端和高度敏感服务环境(尤其是核㊁涡轮机和航空航天工业)的关键需求的候选方案,在解决极端环境条件下对高性能表面涂层材料的迫切需求方面具有巨大的潜力．１㊀高熵合金设计理论与分类１．１㊀形位熵传统合金设计理念认为,多组元会导致材料性能恶化,成分复杂难以分析．中国台湾清华大学叶均蔚教授于１９９５年首次提出高熵合金的概念,并于２００４年将其定义为高熵合金．高熵合金涂层又叫做多主元合金涂层,形位熵值大于等于１ ５R,叶均蔚等根据方程(１)首先提出了高熵合金理论,认为合金体系的形位熵[３]:ΔS＝－k l nω＝－Rðn i＝１x i l n x i(１)式中:k是B o l t t z m a n n常数;ω是这一状态的热力学概率;R是空气常数,取８ ３１４J/(K m o l);n是元素的种类;x i是第i种元素的摩尔分数．当高熵合金各元素为等摩尔比混合时,形位熵ΔS出现最大值．考虑到实际上各元素之间排列紧密且原子尺寸之间有差异,高熵合金形位熵可以用以下公式[４]表示:S r x i,r i,ζ()(２)()＝S C x i()＋S E x i,r i,ζ式中:x i为第i种元素的摩尔分数;r i为第i种原子尺寸大小;ζ为堆积密度;S C相当于式(１)中理想溶液的形位熵ΔS;S E为过剩结构熵,是与x i,r i,ζ相关的函数．１．２㊀高熵合金涂层分类根据现有研究,高熵合金涂层可分为３类:高熵合金基金属涂层㊁高熵合金基陶瓷涂层以及高熵合金基复合涂层,如图１所示,其基本元素有简单的面心立方或体心立方固溶体结构,其功能元素如T i㊁V㊁W 等,有良好的耐腐蚀性和热稳定性．高熵合金基金属涂层包括过渡金属基高熵合金涂层以及难熔高熵合金青岛理工大学学报第４１卷涂层:过渡金属基高熵合金通常含有A l ㊁C o ㊁C r ㊁C u ㊁F e ㊁M n ㊁N i ㊁T i ㊁V 等元素,其中C o ＧC r ＧF e ＧN i 系高熵合金研究最为广泛;难熔高熵合金通常含有C r ㊁H f ㊁M o ㊁N b ㊁T a ㊁T i ㊁V ㊁W 及Z r 等高熔点元素,还可添加A l 与S i 等非难熔元素以强化性能,降低密度．难熔高熵合金通常具有较好的抗高温氧化性能㊁耐磨损与耐腐蚀性能,其典型代表有M o N b T a W 系㊁H f N b T a Z r 系㊁C r M o N b T a 系以及C r N b V Z r 系．高熵合金基陶瓷涂层,通常含有A l ㊁T i ㊁C r ㊁S i ㊁N b 及Z r 等强氮化物/碳化物/氧化物形成元素．高熵合金基陶瓷涂层普遍具备优异的表面性能,如高强度㊁较高的热稳定性㊁较高的耐腐蚀性以及低扩散率,具备成为硬保护层的潜质．高熵合金基复合涂层的出现拓展了高熵合金的应用领域,其通常同时具备较高的强度㊁硬度㊁耐腐蚀性㊁较高的化学稳定性,以及与其他金属冶金基体结合性能,其典型代表有激光熔覆制备的T i N /C o C r ２F e N i T i 与N b C /A l C o C r F e N i 涂层．图１㊀高熵合金涂层分类及制备工艺２㊀激光熔覆高熵合金涂层性能强化及其机理高熵合金是在１种或２种主要元素的基础上通过添加１组次要的合金化元素来获得所需的性能,见表１,不同元素对激光熔覆技术制备的高熵合金涂层性能的影响不同．２．１㊀硬度和耐磨性强化机理激光熔覆为在表面添加额外的硬质相提供了可能性,从而更适合于提高基材的硬度和耐磨性,涂层硬度一般是基体的几倍甚至是几十倍,根据A R C H A R D [５]关系可知,材料耐磨性能会随着硬度增加而提高,以下是硬度和耐磨性提高的几个原因:１)激光熔覆过程是典型的强瞬态非平衡凝固过程,较高的熔化与凝固速率限制了晶粒生长,促进细化晶粒,并有利于克服多元合金常规凝固过程易存在的成分偏析,增加溶解度,进而达到固溶强化和细晶强化的效果,从而提高涂层硬度．陈永星等[６]采用激光熔覆技术制备A l ０ ４C o C u ０ ６N i S i ０ ２T i ０ ２５高熵合金涂层,发现涂层有细小的共晶组织,硬度和磨损系数较基体大幅提高．S HU 等[７]探究激光熔覆C o C r B F e N i S i 高熵合金非晶涂层的组织和高温磨损机理,发现非晶相的高硬度明显提高涂层的耐磨性．HU A N G 等[８]采用激光熔覆技术制备T i V C r A l S i 高熵合金涂层,发现晶粒细密,硬度和耐磨性提高．２)晶格畸变通常会引起材料内能增高,微观应力增大,阻碍位错滑移变形,使材料强度㊁硬度提高．由于高熵合金组成元素种类多,各元素原子尺寸㊁结构及键合能之间存在明显差异,因此晶格畸变现象在高熵合金中更为显著,极大提升晶格畸变密度,将引起高熵合金涂层强度与硬度的提高．安旭龙等[９]采用激８０１９０１第４期㊀㊀宋鹏芳,等:激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能光熔覆法制备M o F e C r T i WA l x S i y涂层,发现添加S i和A l后产生晶格畸变,涂层显微硬度提高,耐磨性也随之提高．C O N G等[１０]发现激光熔覆制备A l０ ５F e C u０ ７N i C o C r高熵合金涂层中的A l的原子半径比其他５种元素大得多,增加了晶格的畸变,涂层硬度和耐磨性也随之提高．G U O等[１１]采用激光熔覆法制备了F e N i C o A l C u高熵合金涂层,涂层具有均匀的枝晶组织,致密晶格畸变使固溶强化及细晶强化效果显著增强,硬度和耐磨性提高．表１㊀不同元素的作用元素功能T i提高涂层的硬度㊁耐腐蚀性和耐高温性C r提高涂层的硬度㊁抗氧化性㊁耐腐蚀性和高温强度S i提高涂层硬度和耐磨性A l由于原子半径较大,原子与元素之间容易发生晶格畸变B具有脱氧㊁结渣㊁脱气和良好的润湿性,还可以形成硼化物硬质相,提高涂层的耐磨性,但B含量过多容易产生裂纹N i促进了B C C相结构的生成,抑制了F C C相的生成N提高涂层硬度V提高合金的屈服强度㊁硬度和拉伸性能S易与其他元素结合形成钝化膜W C细化晶粒,提高涂层硬度和耐磨性C u提高涂层耐腐蚀性N i/C＋T i提高涂层硬度和耐磨性N i＋C o避免脆化,改善熔覆层和基体的湿润性,改善材料的摩擦磨损性能T i＋A l基体与涂层之间形成良好的冶金结合,提高结合强度C o＋N i＋C r耐腐蚀性强,易在表面形成致密的钝化膜F e＋N i＋C o增强高熵合金涂层软磁性能A l＋C r＋S i提高合金高温抗氧化性３)涂层表面生成保护膜可以同时增加硬度和耐磨性．张丽等[１２]探究A l含量对A l x C o C r F e N i T i０ ５高熵合金涂层性能影响时,发现A l氧化形成的A l３O２氧化膜对涂层起到了很好的保护作用,提高了基体耐磨性．L I A N G等[１３]在３０４不锈钢表面采用激光熔覆法制备了高熵合金涂层,发现随着N b含量的增加,涂层显微硬度增加,而且在相同的加载条件下,熔覆层具有比３０４不锈钢低的磨损数量级．C U I等[１４]对C o C r F e N i S i０ ４和C o C r F e M o N i高熵合金进行了离子硫化处理,发现硫化膜的生成使得涂层硬度和耐磨性有效提高．４)激光熔覆制备的高熵合金涂层的B C C相硬度高于F C C相,而且硬质L a v e s相具有第二相强化作用,二者都可使涂层的硬度大幅提高．L I U等[１５]研究制备一组等价电子浓度的高熵合金,发现涂层B C C相较F C C相含量高时,硬度增加,但非线性增加．Z H A N G等[１６]发现由于B C C析出物的强化作用更强,使得A l C o C r F e x N i高熵合金涂层具有更高的强度和更好的耐磨性．P E N G等[１７]采用激光熔覆技术制备F e C o C r N i(W C)x高熵合金涂层,发现涂层B C C相含量较高,硬度和耐磨性提高．５)添加某种合金元素可以提高高熵合金涂层的硬度和耐磨性．WA N G等[１８]采用激光熔覆技术成功制备F e C o C r N i M o高熵合金涂层,发现金刚石的加入提高了复合涂层的硬度和耐磨性．WA N G等[１９]发现N b的加入可以提高M o F e１ ５C r T i WA l N b x耐火高熵合金涂层显微硬度,当x＝３时耐磨性也是最好的．此外,如图２所示,随着C o C r２F e N i T i x涂层[２０]中T i原子的加入可以显著提高基体的硬度和摩擦学性能．２．２㊀耐腐蚀性强化机理耐腐蚀一直是开发新结构材料,特别是金属材料的１个关键问题,因为腐蚀会加速材料在使用过程中青岛理工大学学报第４１卷的失效,从而对材料的正确使用构成威胁．了解材料的腐蚀行为,对开发耐腐蚀材料具有十分重要的意义,耐腐蚀性提高的原因有以下几方面:１)某些耐腐蚀性合金元素的添加有利于高熵合金涂层表面形成钝化膜,提高合金的耐腐蚀性能．鲍亚运等[２１]采用激光熔覆技术在Q ３４５表面制备F e C r N i C o C u A l x (x ＝０㊁１㊁２㊁３)高熵合金涂层,发现A l 的添加形成了钝化膜,有效地阻碍了涂层受外界侵蚀,提高了涂层的耐腐蚀性能．C A I 等[２２]将激光熔覆制备的F e C o C r N i A l １ ０高熵合金涂层在３５％N a C l 溶液中测试了涂层的耐腐蚀性能,发现由于多种氧化膜的生成,涂层的腐蚀电流密度为基体的４倍,涂层在饱和盐泥浆溶液中具有良好的耐腐蚀性．L I 等[２３]利用激光熔覆法制备F e C r N i M n M o x B ０ ５高熵合金涂层,由于涂层表面生成氧化膜,在饱和盐泥浆溶液中具有良好的耐腐蚀性．２)若高熵合金形成的涂层显微组织细小均匀致密,也会具有好的耐腐蚀性．Q I U 等[２４]探究A l ２C r F e C o C u T i N i x 高熵合金涂层在１mo l /LN a O H 溶液和３ ５％的N a C l 溶液中的耐腐蚀性,发现细密的金相组织不仅可以减少晶界处的杂质含量,还可以减少快速冷却过程中成分的偏析,从而减少因电偶冲击形成的加速腐蚀效应,具有良好的耐腐蚀性．刘涛等[２５]研究C r 含量对F e M n N i C o C r 涂层组织结构和耐腐蚀性的影响,如图３所示,发现C r ２０结晶致密,具有最好的耐腐蚀性能．王一丹等[２６]探究激光密度对N i C r C o T i V 高熵合金涂层性能的影响,研究表明较低的激光能量密度有助于晶粒细化,促进相均匀分布,提高涂层耐腐蚀性．２．３㊀抗氧化性强化机理高熵合金涂层抗氧化性的提高与所添加合金元素生成的致密氧化膜有关．C HA N G 等[２７]探究不同C r含量对激光熔覆法制备的F e C r x C o N i B 高熵合金涂层的抗氧化性影响,如图４所示,涂层的氧化动力学曲线基本遵循氧化动力学抛物线规律,F e C r x C o N i B 涂层中含量较高的C r 形成连续的C r ２O ３膜,显著提高了涂层的抗氧化性．C H E N G 等[２８]研究了A l T i N b M o ０ ５T a ０ ５Z r 高熵合金涂层表面生成的氧化膜,发现由于多种氧化膜的形成对涂层有着很好的保护作用,涂层有着良好的高温抗氧化性．张冲等[２９]对不同C r 含量的F e C o C r x N i B 高熵合金涂层进行９００ħ的氧化实验,结果表明随着C r 的增加,生成C r ２O ３膜,涂层抗氧化性提高．刘宁等[３０]重点对(F e C o N i M o )９０A l １０高熵合金的抗高温抗氧化性进行了研究,发现在１１７３K 保温７５h ,合金表面有致密的A l ２O ３氧化膜形成,最终合金氧化速度趋于缓慢,涂层抗氧化性提高．张璐璐[３１]发现采用激光熔覆技术制备的A l M o N b T i V 高熵合金涂层表面生成T i O ２和A l ２O ３双层氧化膜,提高了涂层的高温抗氧化性．０１１第４期㊀㊀宋鹏芳,等:激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能２．４㊀强韧性强化机理㊀㊀高熵合金较传统合金材料而言,有着优异的力学性能,高熵效应和晶格滑移使得合金获得更好的均匀变形能力和强度．MA等[３２]发现F e ２４C o ２３N i ２４C r ２３T i ２A l ４高熵合金涂层晶界类型由优势高角度晶界转变为优势低角度晶界的组合,而析出带形高角度晶界,晶粒尺寸梯度明显改善,断裂模式也由典型的微孔堆积韧性断裂向平面剪切韧性断裂转变,因而涂层抗拉强度和维氏硬度均提高．H S U 等[３３]研究了A l ＧC o ＧC r ＧF e ＧM o ＧN i 系高熵合金的力学性能,探究并验证涂层在高硬度水平下的韧性和软化方面有很大的改善．T A N G 等[３４]探讨了F e C o C r N i M o ０ ２高熵合金在低温下的变形机理,发现１５和７７K２种温度下均获得了良好的强度和延性平衡．２．５㊀热稳定性、抗高温软化性强化机理高熵合金涂层因其高熵效应,使得固溶体的原子在高温时难以扩散,保持原有的相结构,其多组元成分协同位错阻力大,不易改变原有结构,因而具有良好的抗高温软化性能,而且晶粒越致密,热稳定性越好．黄祖凤等[３５]对激光熔覆的F e C o C r N i B 高熵合金涂层进行退火处理,发现涂层有着耐高温软化性能．H A N 等[３６]发现难熔的T i x Nb M o T a W 高熵合金涂层有着良好的抗高温软化性能,并且在达到熔点前后保持了稳定的单一B C C 结构,具有优异的热稳定性．周芳[３７]利用激光熔覆法制备高熔点的M o F e C r T i W高熵合金涂层,发现涂层有着良好的抗高温软化性能,并且热稳定性高,可以作为良好的刀具涂层材料．３㊀激光熔覆高熵合金凝固行为激光熔覆技术有非平衡凝固特征,高熵合金的迟滞扩散效应也有助于将非平衡微观结构保持在室温下．一般由于温度梯度的差异,涂层凝固过程中晶粒生长也会不同[２０]．熔池底部与基材接触区有较大的正温度梯度,首先生长出１层平面晶;之后温度梯度减小,散热最快方向的晶体会优先生长,长成柱状晶;到熔覆层上部,温度梯度进一步减小,由细小的树枝晶组成．L I U 等[３８]在H １３钢基体上制备了高熵合金涂层,发现涂层在凝固过程中形成了简单的固溶相,具有典型的由枝晶和枝间晶组成的微观结构．熔覆区顶部组织为等轴晶,底部组织为柱状晶．一些研究人员对激光熔覆技术制备的高熵合金涂层的凝固行为进一步探索,发现一些元素的存在会对涂层凝固行为产生影响,比如说液相分离㊁成分偏析㊁排斥反应等．WU 等[３９]探究了C o C r C u x Fe M o N i 高熵合金的凝固行为,发现当ΔH m i x ＞０时,C o C r C u x Fe M o N i 合金凝固前可能发生液相分离,而且C u 元素的增加可以促进C o 合金的准包晶反应㊁共晶反应以及液相分离的发生．M E H R A N 等[４０]采用分子动力学(M D )模拟方法研究了冷却速率为１２ˑ１０９K /s 时,不同A l 含量对凝固行为的影响,发现A l 浓度的增加使所有元素的扩散系数增大,由于较高的冷却速率,凝固后没有形成相偏析．Y U E 等[４１]探究激光熔覆A l C o C r C u F e N i 高熵合金在M g 基体上的凝固行为,由表２可知,由于C u 与其他合金元素的亲和力较低,凝固过程中易被排斥,发现在M g 基体和高熵合金涂层之间形成了１层外延结合界面,在基体的熔化边界处形成了外延晶体,根据K G T 模型[４２]以及各元素的混合焓(表２),对A l C o C r C u F e N i 的凝固行为分析支持了C u 被排斥到液相的观点．１１１２１１青岛理工大学学报第４１卷表２㊀元素之间原子对的混合焓[４２]ΔH/(k J m o l－１)F e C o N i C r A l C u M gF e－－１－２－１－１１１３１８C o－０－４－１９６３N i－－７－２２４－４C r－－１０１２２４A l－－１－２C u－－３４㊀结论与展望采用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层因其优异的物理性能而引起相关研究人员极大的研究兴趣,如高硬度和强度㊁良好的热稳定性和耐磨性㊁耐腐蚀性和抗高温氧化性．激光熔覆技术制备的高熵合金涂层与基体之间的强冶金结合㊁精细均匀的微观结构以及由于熔覆过程中的超快速加热和冷却速率而造成的基体微小变形都有助于提高基体表面质量．结合激光熔覆快冷快热以及高熵合金晶格畸变的特点,涂层结晶致密,硬度和耐磨性显著提高;通过添加微量元素,如A l㊁C r㊁T i等元素,形成致密的保护性氧化膜,在提高合金的耐腐蚀性和高温抗氧化性方面起着至关重要的作用;激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层以其显著的高熵效应有着良好的热稳定性及抗高温软化性能,高熵效应可以增强元素之间的相容性,其带来的高幅度位错滑移可使涂层获得均匀塑性变形,强韧性得以提高．相关文献表明,由于温度梯度的存在,晶粒的生长方式在涂层凝固过程中也会以不同的形式聚集生长,一般熔覆区结晶最为致密．此外,元素组成㊁激光熔覆工艺参数以及制备环境的变化都会影响涂层的最终组织㊁形貌㊁相组成和表面性能,而且在热应力作用下易产生裂纹．高熵合金及其相关的块体材料和涂层材料在科学研究和潜在的工业应用中受到了广泛的关注,但目前对高熵合金相关涂层的认识仍然非常有限．激光熔覆技术已发展成为制备高熵合金涂层的主要工艺,关于高熵合金涂层的基础研究,包括元素构成的系统设计㊁不同元素之间的相互作用和协调机制等,都是值得研究和应用的．在激光熔覆加工中,熔覆层材料气孔㊁裂纹㊁稀释等加工工艺的调整和裁剪是常见的问题．轻质基体和硬质高熵合金涂层之差异较大,而且高熵合金涂层的沉积过程更加复杂,通过调整工艺参数㊁沉积层的相组成和微观形貌,抑制缺陷的产生,具有十分重要的意义．此外,利用激光熔覆技术制备具有生物医学㊁抗菌㊁抗指纹㊁疏水等性能的高熵合金涂层的未来需求是涂层高附加值和广泛应用的发展趋势．参考文献(R e f e r e n c e s):[１]㊀B A B I L A SR a f ał,L O N S K I W o j c i e c h,B O R Y L O P a u l i n a,e t a l．T h e i n f l u e n c eo f c o o l i n g r a t e,c h r o m i u m a n ds i l i c o na d d i t i o no nt h e s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o fA l C o C r F e N i S i h i g he n t r o p y a l l o y s[J]．J o u r n a l o fM a g n e t i s ma n d M a g n e t i cM a t e r i a l s,２０２０,５０２:２Ｇ３．[２]㊀张勇,张泰峰,赵维义,等．镁合金表面处理技术现状和发展趋势[J]．青岛理工大学学报,２０１０,３１(４):１１１Ｇ１１６．Z H A N G Y o n g,Z H A N GT a iＧf e n g,Z H A O W e iＧy i,e t a l．S t a t u s a n d d e v e l o p m e n t t r e n d o fm a g n e s i u ma l l o y s u r f a c e t r e a t m e n t t e c h n o l oＧg y[J]．J o u r n a l o fQ i n g d a oT e c h n o l o g i c a lU n i v e r s i t y,２０１０,３１(４):１１１Ｇ１１６．(i nC h i n e s e)[３]㊀T E HJW,L I NSJ,T S A IM H,e t a l．H i g hＧe n t r o p y a l l o y s[M]．B e r l i n:S p r i n g e r,２０１６．[４]㊀MA N S O O R IGA．E q u i l i b r i u mt h e r m o d y n a m i c p r o p e r t i e s o f t h em i x t u r e o f h a r d s p h e r e s[J]．J o u r n a l o f C h e m i c a l P h y s i c s,１９７１,５４(４):１５Ｇ２３．[５]㊀A R C H A R DJF．C o n t a c t a n d r u b b i n g o f f l a t s u r f a c e s[J]．J o u r n a l o fA p p l i e dP h y s i c s,１９５３,２４(８):９８１Ｇ９８８．[６]㊀陈永星,朱胜,王晓明,等．激光熔覆A l０．４C o C u０．６N i S i０．２T i０．２５高熵合金成形层耐磨性及机理分析[J]．热加工工艺,２０１８,４７(２２):１Ｇ６．C H E N Y o n gＧx i n g,Z HUS h e n g,WA N GX i a oＧm i n g,e t a l．W e a r r e s i s t a n c e a n dm e c h a n i s ma n a l y s i s o f l a s e r c l a d d i n g A l０．４C o C u０．６N i S i０．２ＧT i０．２５h i g he n t r o p y a l l o y l a y e r[J]．H o tW o r k i n g T e c h n o l o g y,２０１８,４７(２２):１Ｇ６．(i nC h i n e s e)[７]㊀S HU F e n gＧy u a n,WU L a iＧj u n,Z H A O H o n gＧy u n,e ta l．M i c r o s t r u c t u r ea n d h i g hＧt e m p e r a t u r e w e a r m e c h a n i s m o fl a s e rc l a d d e d３１１第４期㊀㊀宋鹏芳,等:激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展:强化机理与性能C o C r B F e N i S i h i g hＧe n t r o p y a l l o y a m o r p h o u s c o a t i n g[J]．M a t e r i a l sL e t t e r s,２０１７,２１１:２３５Ｇ２３８．[８]㊀HU A N GC a n,Z H A N G Y o n gＧz h o n g,V I L A RR,e t a l．D r y s l i d i n g w e a r b e h a v i o r o f l a s e r c l a dT i V C r A l S i h i g h e n t r o p y a l l o y c o a t i n g s o n T i６A l４Vs u b s t r a t e[J]．M a t e r i a l s&D e s i g n,２０１２,４:３３８Ｇ３４３．[９]㊀安旭龙,刘其斌,郑波．激光熔覆制备高熵合金M o F e C r T i WA l x S i y涂层的组织与性能[J]．红外与激光工程,２０１４(４):１２８Ｇ１３２．A N X uＧl o n g,L I U Q iＧb i n,Z H E N GB o．M i c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f h i g h e n t r o p y a l l o y M o F eC r T i WA l x S i y c o a t i n g p r e p a r e d b y l a s e rc l ad d i n g[J]．I n f r a re d a n dL a s e rE n g i n e e r i n g,２０１４(４):１２８Ｇ１３２．(i nC h i n e s e)[１０]㊀C O N G N i,S H IY a n,L I UJ i a,e t a l．C h a r a c t e r i z a t i o no fA l０．５F e C u０．７N i C o C rh i g hＧe n t r o p y a l l o y c o a t i n g o na l u m i n u ma l l o y b y l a s e rc l ad d i n g[J]．O p t i c s&L a se rT e c h n o l o g y,２０１８,１０５:２５７Ｇ２６３．[１１]㊀G U OJ i n,C A I Z h a oＧb i n g,G U A N Y aＧj i e,e t a l．H i g h t e m p e r a t u r ew e a r p e r f o r m a n c eo f l a s e rＧc l a d d e dF e N i C o A l C uh i g hＧe n t r o p y a l l o yc o a t i n g[J]．A p p l i e dS u r f a c eS c i e n c e,２０１８,４４５:１１３Ｇ１２２．[１２]㊀张丽,沙明红,张峻巍,等．A l含量对A l x C o C r F e N i T i０．５激光涂层组织和耐磨性的影响[J]．材料热处理学报,２０１５,３６(１２):１８５Ｇ１８９．Z HA N GL i,S HA M i n gＧh o n g,Z H A N GJ u nＧw e i,e t a１．E e f f e c t s o fA l c o n t e n t o nm i c r o s t r u c t u r e a n dw e a r r e s i s t a n c e o fA l x C o C r F e N iＧT i０．５a l l o y c o a t i n gp r e p a r e db y l a s e r c l a d d i n g[J]．T r a n s a c t i o n s o fM a t e r i a l s a n dH e a tT r e a t m e n t,２０１５,３６(１２):１８５Ｇ１８９．(i nC h i n e s e) [１３]㊀L I A N G H u i,Y A O H o n gＧw e i,Q I A O D o n gＧx u e,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n dw e a r r e s i s t a n c eo fA l C r F e N i２W０．２N b x h i g hＧe n t r o p y a l l o yc o a t i n g s p r e p a r e db y l a s e r c l ad d i n g[J]．J o u r n a l o fT he r m a l S p r a y T e c h n o l o g y,２０１９,２８(５):７Ｇ１３．[１４]㊀C U IG a n g,HA NB i n,Y A N G Y i n g,e t a l．S u l f u r i z i n g o fC o C r F e N i S i０．４a n dC o C r F e M o N i h i g he n t r o p y a l l o y s f a b r i c a t e db y l a s e r c l a dＧd i n g[J]．S u r f a c e&C o a t i n g sTe c h n o l o g y,２０２０,３８１:１２５Ｇ１８２．[１５]㊀L I U M i n,X U W e n,Y A OS h iＧd o n g,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n d h a r d n e s s o fA l C o C r０．５F e x N i２．５h i g h e n t r o p y a l l o y sw i t h e q u a l v a l e n c e eＧl e c t r o n c o n c e n t r a t i o n[J]．E l s e v i e rBV,２０２０,８２４:１３Ｇ１９．[１６]㊀Z HA N G GJ,T I A N Q W,Y I N K X,e t a l．E f f e c t o f F e o nm i c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o fA l C o C r F e x N i h i g h e n t r o p y a l l o y c o a t i n g s p r e p a r e db y l a s e r c l a d d i n g[J]．E l s e v i e rL t d,２０２０,１１９:９Ｇ１１．[１７]㊀P E N G YB,Z H A N G W,L I TC,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f F e C o C r N i h i g h e n t r o p y a l l o y/W C r e i n f o r c i n g p a rＧt i c l e s c o m p o s i t e c o a t i n g s p r e p a r e d b y l a s e r c l a d d i n g a n d p l a s m a c l a d d i n g[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f R e f r a c t o r y M e t a l s a n dH a r dM aＧt e r i a l s,２０１９,８４:３Ｇ４．[１８]㊀WA N G H a iＧj i a n g,Z H A N G W e i,P E N G Y i n gＧb o,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n dw e a r r e s i s t a n c eo fF e C o C r N iＧM oh i g he n t r o p y a l l o y/d i aＧm o n d c o m p o s i t e c o a t i n g s b y h i g h s p e e d l a s e r c l a d d i n g[J]．M D P I,２０２０,１０(３):１３Ｇ１４．[１９]㊀WA N G H u iＧl i n,L I U Q iＧb i n,G U OY aＧx i o n g,e t a l．M o F e１．５C r T i WA l N b x r e f r a c t o r y h i g hＧe n t r o p y a l l o y c o a t i n g f a b r i c a t e d b y l a s e r c l a dＧd i n g[J]．I n te rM e t a l l i c,２０１９,１１５:３Ｇ５．[２０]㊀G U O Y aＧx i o n g,S H A N G X i a oＧj u a n,L I U Q iＧb i n．M i c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o f i nＧs i t uT i Nr e i n f o r c e d l a s e r c l a d d i n g C o C r２F e N i T i xh i g hＧe n t r o p y a l l o y c o m p o s i t e c o a t i n g s[J]．S u r f a c e a n dC o a t i n g sT e c h n o l o g y,２０１８,３４４:３５３Ｇ３５８．[２１]㊀鲍亚运,纪秀林,顾鹏,等．A l含量对F e C r N i C o C u高熵合金涂层组织结构及冲蚀性能的影响[J]．摩擦学学报,２０１７,３７(４):４２１Ｇ４２８．B A OY aＧy u n,J I X i uＧl i n,G UP e n g,e t a l．E f f e c t o fA l c o n t e n t o nm i c r o s t r u c t u r e a n d e r o s i o n p r o p e r t i e s o f F eC r N i C o C u h i g hＧe n t r o p y a lＧl o y c o a t i n g[J]．J o u r n a l o fT r i b o l o g y,２０１７,３７(４):４２１Ｇ４２８．(i nC h i n e s e)[２２]㊀C A IY a n gＧc h u a n,Z HU L iＧs o n g,C U IY a n,e t a l．S t r e n g t h e n i n g m e c h a n i s m s i nm u l t iＧp h a s eF e C o C r N i A l１．０h i g hＧe n t r o p y a l l o y c l a d d i n g l a y e r[J]．M a t e r i a l sC h a r a c t e r i z a t i o n,２０２０,１５９:３Ｇ５．[２３]㊀L ID o n gＧl i a n g,Z H O U F a n g,Y U S h iＧh a o．M i c r o s t r u c t u r ea n dc o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fF e C r N i M n M o x B０．５h i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g p r e p a r e db y l a s e r c l a d d i n g[J]．H i g hP o w e rL a s e r a n dP a r t i c l eB e a m s,２０１６,２８(２):２Ｇ４．[２４]㊀Q I U X i n gＧw u,L I U C h u nＧg e．M i c r o s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e s o fA l２C r F e C o C u T i N i x h i g hＧe n t r o p y a l l o y s p r e p a r e db y l a s e r c l a d d i n g[J]．J o u r n a l o fA l l o y s a n dC o m p o u n d s,２０１３,５５３:２１６Ｇ２２０．[２５]㊀刘涛,赵立娟,庄梦雅,等．激光熔覆F e M n N i C o C r高熵合金涂层的组织结构及腐蚀性能研究[J]．航空制造技术,２０１９,６２(２１):５９Ｇ６３．L I U T a o,Z HA OL iＧj u a n,Z HU A N G M e n gＧy a,e t a l．S t u d y o nm i c r o s t r u c t u r e a n d c o r r o s i o nb e h a v i o r o f F e M n N i C o C r h i g h e n t r o p y a lＧl o y c o a t i n g b y l a s e r c l a d d i n g[J]．A e r o s p a c eM a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y,２０１９,６２(２１):５９Ｇ６３．(i nC h i n e s e)[２６]㊀王一丹,张学润,崔秀芳,等．激光能量密度对N i C r C o T i V高熵合金涂层组织结构及耐蚀性能的影响[J]．表面技术,２０１９(６):１１８Ｇ１２４．WA N G Y iＧd a n,Z H A N G X u eＧr u n,C U IX i uＧf a n g,e t a l．E f f e c t so f l a s e r e n e r g y d e n s i t y o n m i c r o s t r u c t u r ea n dc o r r o s i o nr e s i s t a n c eo f N i C r C o T i Vh i g hＧe n t r o p y a l l o y c o a t i n g s[J]．S u r f a c eT e c h n o l o g y,２０１９(６):１１８Ｇ１２４．(i nC h i n e s e)[２７]㊀C HA N GF a,C A I B i n gＧj i e,Z H A N GC h o n g,e t a l．T h e r m a l s t a b i l i t y a n do x i d a t i o n r e s i s t a n c e o f F e C r x C o N i Bh i g hＧe n t r o p y a l l o y s c o a tＧi n g s b y l a s e r c l a d d i n g[J]．S u r f a c e a n dC o a t i n g sT e c h n o l o g y,２０１９,３５(９):３Ｇ６．[２８]㊀C H E N GZ h a oＧh u i,Y A N G W e i,X U D aＧp e n g,e t a l．I m p r o v e m e n t o f h i g h t e m p e r a t u r e o x i d a t i o n r e s i s t a n c e o fm i c r o a r c o x i d a t i o n c o aＧt e dA l T i N b M o０．５T a０．５Z r h i g he n t r o p y a l l o y[J]．M a t e r i a l sL e t t e r s,２０２０,２６２(C):３Ｇ６．[２９]㊀张冲,黄标,戴品强．铬含量对F e C o C r x N i B高熵合金涂层氧化行为的影响[J]．中国表面工程,２０１６,２９(１):３２Ｇ３８．Z HA N G C h o n g,HU A N GB i a o,D A I P i nＧq i a n g．E f f e c t s o f c h r o m i u mc o n t e n t o n o x i d a t i o nb e h a v i o r o f F e C o C r x N i Bh i g hＧe n t r o p y a l l o y４１１青岛理工大学学报第４１卷c o a t i n g s[J]．C h i n aS u r f a c eE n g i n e e r i n g,２０１６,２９(１):３２Ｇ３８．(i nC h i n e s e)[３０]㊀刘宁,仲浪,陈晨,等．(F e C o N i M o)９０A l１０高熵合金的高温抗氧化性[J]．江苏科技大学学报(自然科学版),２０１９,３３(２):３１Ｇ３４．L I U N i n g,Z H O N GL a n g,C H E NC h e n,e t a l．(F e C o N i M o)９０A l１０h i g he n t r o p y a l l o y s f o rh i g ht e m p e r a t u r eo x i d a t i o nr e s i s t a n c e[J]．J o u r n a l o f J i a n g s uU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n),２０１９,３３(２):３１Ｇ３４．(i nC h i n e s e)[３１]㊀张璐璐．激光熔覆A l M o N b V基高熵合金涂层的微观组织和高温抗氧化性能[D]．昆明:昆明理工大学,２０１９．Z H A N GL uＧl u．M i c r o s t r u c t u r e a n dh i g h t e m p e r a t u r eo x i d a t i o nr e s i s t a n c eo f l a s e r c l a d d i n g A l M o N b Vb a s e dh i g he n t r o p y a l l o y c o a t i n g[D]．K u n m i n g:K u n m i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,２０１９．(i nC h i n e s e)[３２]㊀MAZ h iＧc h a o,Z H A N G W e i,Z HA O H o n gＧw e i,e t a l．E n h a n c e d s t r e n g t h a n d s l i g h t l y r e d u c e dd u c t i l i t y i n ah i g he n t r o p y a l l o y v i a c o l d r o l l i n g a n d a n n e a l i n g[J]．J o u r n a l o fA l l o y s a n dC o m p o u n d s,２０２０,８１７(C):３Ｇ６．[３３]㊀H S U CY,J U A NCC,C H E NST,e t a l．P h a s ed i a g r a m so f h i g hＧe n t r o p y a l l o y s y s t e m A lＧC oＧC rＧF eＧM oＧN i[J]．J o m,２０１３,６５(１２):１８２９Ｇ１８３９．[３４]㊀T A N GL e i,Y A N K u n,C A IB i a o,e t a l．D e f o r m a t i o nm e c h a n i s m s o f F e C o C r N i M o０．２h i g h e n t r o p y a l l o y a t７７a n d１５K[J]．S c r i p t aM aＧt e r i a l i a,２０２０,１７８(C):３Ｇ５．[３５]㊀黄祖凤,张冲,唐群华,等．退火对激光熔覆F e C o C r N i B高熵合金涂层组织结构与硬度的影响[J]．表面技术,２０１３(１):１５Ｇ１９．HU A N GZ uＧf e n g,Z H A N GC h o n g,T A N G Q u nＧh u a,e t a l．E f f e c t so f a n n e a l i n g o n t h em i c r o s t r u c t u r e a n dh a r d n e s so f l a s e r c l a d d i n gF e C o C r N i Bh i g hＧe n t r o p y a l l o y c o a t i n g[J]．S u r f a c eT e c h n o l o g y,２０１３(１):１５Ｇ１９．(i nC h i n e s e)[３６]㊀H A NZD,L U A N H W,L I U X,e t a l．M i c r o s t r u c t u r e s a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o fT i x N b M o T a Wr e f r a c t o r y h i g hＧe n t r o p y a l l o y s[J]．M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g,２０１８(７):１１Ｇ１４．[３７]㊀周芳．激光熔覆高熔点高熵合金涂层组织结构演化及其抗高温软化行为[D]．贵阳:贵州大学,２０１８．Z HO U F a n g．M i c r o s t r u c t u r e e v o l u t i o no f l a s e r c l a d d i n g c o a t i n g w i t hh i g hm e l t i n gp o i n t a n dh i g he n t r o p y a l l o y a n d i t s a n t iＧt e m p e r aＧt u r e s o f t e n i n g b e h a v i o r[D]．G u i y a n g:G u i z h o uU n i v e r s i t y,２０１８．(i nC h i n e s e)[３８]㊀L I U X i a oＧt a o,L E IW e nＧb i n,L I J i e,e t a l．L a s e r c l a d d i n g o f h i g hＧe n t r o p y a l l o y o nH１３s t e e l[J]．R a r eM e t a l s,２０１４,３３(６):７２７Ｇ７３０．[３９]㊀WU P H,L I U N,Y A N G W,e ta l．M i c r o s t r u c t u r ea n ds o l i d i f i c a t i o nb e h a v i o ro fm u l t i c o m p o n e n tC o C r C u x F e M o N ih i g hＧe n t r o p ya l l o y s[J]．M a t e r i a l s S c i e n c e&E n g i n e e r i n g A,２０１５,６４２:１１Ｇ１９．[４０]㊀M E H R A NB a h r a m y a n,R E Z A T a h e r z a d e h M o u s a v i a n,D E RMO TB r a b a z o n．D e t e r m i n a t i o no f a t o m i cＧs c a l e s t r u c t u r e a n d c o m p r e s s i v eb e h a v i o r o f s o l i d i f i e dA l x C r C o F e C u N i h i g he n t r o p y a l l o y s[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fM ec h a n i c a l S c i e n c e s,２０２０,１７１:３Ｇ５．[４１]㊀Y U ET M,X I E H,L I N X,e t a l．S o l id i f i c a t i o nbe h a v i o u r i n l a s e r c l a d d i n g o fA l C o C r C u F e N i h i g hＧe n t r o p y a l l o y o n m a g n e s i u ms u bＧs t r a t e s[J]．J o u r n a l o fA l l o y s a n dC o m p o u n d s,２０１４,５８７:５８８Ｇ５９３．[４２]㊀K U R Z W,G I O V A N O L AB,T R I V E D IR．T h e o r y o fm i c r o s t r u c t u r a l d e v e l o p m e n t d u r i n g r a p i ds o l i d i f i c a t i o n[J]．A c t a M e t a l l u r g i c a,１９８６,３４(５):８２３Ｇ８３０．(上接第１０５页)[１９]㊀邵志国,李美欣,周锋,等．移动通信基站建设项目的风险识别与控制策略[J]．青岛理工大学学报,２０１９,４０(４):１２１Ｇ１２８．S H A OZ h iＧg u o,L IM e iＧx i n,Z H O U F e n g,e t a l．R i s k i d e n t i f i c a t i o na n dc o n t r o l s t r a t e g y f o rm o b i l e c o mm u n i c a t i o nb a s es t a t i o nc o nＧs t r u c t i o n p r o j e c t[J]．J o u r n a l o f J o u r n a l o fQ i n g d a oU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,２０１９,４０(４):１２１Ｇ１２８．(i nC h i n e s e)[２０]㊀H O U B E NS．I m a g e p r o c e s s i n g a l g o r i t h m s f o r d r i v e r a s s i s t a n c e u s i n g w i d e a n g l e c a m e r a s[J]．E l e c t r o n i cL e t t e r s o nC o m p u t e rV i s i o n &I m a g eA n a l y s i s,２０１６,１５(２):１．[２１]㊀N A Z N A N s u s h e e n,A Y A NS e a l,P R I T E EK h a n n a．A F P G Ab a s e d i m p l e m e n t a t i o no f S o b e l e d g ed e t e c t i o n[J]．M i c r o p r o c e s s o r s a n d M i c r o s y s t e m s,２０１８,５６:８４Ｇ９１．[２２]㊀龙云淋．基于图像处理的刀具磨损检测方法研究[D]．南京:南京航空航天大学,２０１７．L O N G Y u nＧl i n．R e s e a r c ho n m e t h o do f c u t t i n g t o o lw e a rd e t e c t i o nb a s e do n i m a g e p r o c e s s i n g[D]．N a n j i n g:N a n j i n g U n i v e r s i t y o fA e r o n a u t i c s a n dA s t r o n a u t i c s,２０１７．(i nC h i n e s e)[２３]㊀孙博文,朱志明,郭吉昌,等．基于组合激光结构光的视觉传感器检测算法及图像处理流程优化[J]．清华大学学报(自然科学版),２０１９,４４(６):４４５Ｇ４５２．S U NB oＧw e n,Z HUZ h iＧm i n g,G U OJ iＧc h a n g,e t a l．D e t e c t i o n a l g o r i t h m s a n d o p t i m i z a t i o n o f i m a g e p r o c e s s i n g f o r v i s u a l s e n s o r s u s i n gc o m b i n ed l a se r s t r u c t u r e d l i g h t[J]．J o u r n a l o fT s i n g h u aU n i v e r s i t y(S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y),２０１９,４４(６):４４５Ｇ４５２．(i nC h i n e s e)。
激光重熔对喷射电沉积纳米结构镍涂层性能影响研究
本 工作 采用 喷射 电沉 积方 法制备 了纳 米结 构镍 涂 层 ， 用激 光重 熔工 艺对 涂层 进行处 理 ， 并 用扫描 电 子 显微镜 （ Ｅ 和 ｘ射 线衍 射 （ Ｒ 对 涂 层 表 面 Ｓ Ｍ） Ｘ Ｄ） 形 貌和微 观 结构 进行 观 察 ， 察 了激 光重 熔 处 理 对 考 涂层 显微 硬 度和 耐腐蚀 性 能的影 响 。
ｗａ ｄｓ ｎｕ ａ ｅ ．２ ｎｇ ＠ ａ ． ｄｕ （ｎ。
收 稿 日期 ： ０ ７ ４ １ ；修 订 １ ： ０ ７ —６ ２０ ￣ —３ ３期 ２０ ￣９０ 基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （ ０ ７ ０３ ；江 苏 ５ １５ ５ ） 省 自然 科 学 基 金 重 点 资 助 项 目（ Ｋ ０４ ０ ） Ｂ ２ ０ ０ ５ 作 者 简 介 ：王 东 生 （ ９ ８ ） １７ 一 ，男 ，博 士 研 究 生 ， Ｅｍａ ） （ － ｉ ｌ
王 东 生 ， 黄 因 慧 ， 田 宗军 ， 刘 志 东 ， 朱 军
（ 京 航 空 航 天 大 学 机 电学 院 ， 京 ２０ １ ） 南 南 １０６
摘 要 ： 用 喷 射 电沉 积 方 法 在 ４ 采 ５钢 基 体 表 面 制 备 了纳 米 结 构 镍 涂 层 ， 究 了激 光 重 熔 工 艺 对 涂 层 性 能 的影 响 。用 研 扫描 电镜 和 ｘ射 线 衍 射 仪 对 涂 层 表 面形 貌 和 晶 粒 尺 寸 进 行 分 析 ， 对 涂 层 做 表 面 显 微 硬 度 测 试 和 耐 腐 蚀 性 试 验 。 并 结 果 表 明 ： 优 化 的工 艺 参 数 下 ， 射 电沉 积 制 备 的 镍 涂 层 表 面 比较 平 整 、 合 较 致 密 ， 平 均 尺 寸 为 １． ｍ 的 在 喷 结 由 ３７ｎ
激光熔覆结合脱合金法制备纳米多孔锰涂层的研究_谷雨
文 献标识码 A
doi: 10. 3788/ CJL 201138. 0603027
Fabrication of Nanoporous Manganese Coatings by Selective
Electrochemical De-alloying of the Nobler Copper Component from Laser Cladding Cu-Mn Alloys
Gu Yu Zhong Minlin Ma Mingxing Dong Changsheng Liu Wenjin
( Key L abor at or y for Adva nced M a ter ials Pr ocessing , M in istr y of Educat ion , L aser Pr ocessin g Resear ch Cent r e , Depa r tm ent of M echa nica l En gin eer in g , T sin ghu a U niv er sity , Beijing 100084, Chin a )
第 38 卷 第 6 期 2011 年 6 月
中国激光 CHINESE JOURNAL OF LASERS
V ol. 38, N o. 6 June, 2011
激光熔覆结合脱合金法制备纳米 多孔锰涂层的研究
谷 雨 钟敏霖 马明星 董长胜 刘文今
激光熔覆制备复合材料的研究现状及进展
激光熔覆制备复合材料的研究现状及进展【摘要】本文对激光熔覆技术制备复合材料的研究现状及进展进行了系统性分析和总结。
在首先介绍了激光熔覆技术的概述，然后阐述了复合材料在工业领域应用的重要性，并指出了研究的背景和意义。
正文部分分别讨论了激光熔覆制备复合材料的工艺特点，金属基、陶瓷基和高分子基复合涂层的研究进展，以及复合材料的性能表征方法。
结论部分探讨了激光熔覆技术对复合材料制备的影响，并展望未来研究方向，提出对工业应用的启示。
本文为进一步推动激光熔覆技术在复合材料领域的应用和发展提供了有益参考。
【关键词】激光熔覆技术, 复合材料, 研究现状, 进展, 工艺特点, 金属基复合涂层, 陶瓷基复合涂层, 高分子基复合涂层, 性能表征方法, 影响, 未来研究方向, 工业应用1. 引言1.1 激光熔覆技术概述激光熔覆技术是一种高级表面改性技术，它利用激光束将粉末或线材材料在基底表面熔化、凝固形成涂层。
这种技术具有独特的优点，例如高能量密度、局部加热、快速冷却等，能够实现材料表面的高效改性和复杂结构的制备。
激光熔覆技术已经广泛应用于复合材料、涂层、修复等领域，为材料表面性能的提升和功能化提供了有力支持。
在复合材料制备中，激光熔覆技术不仅可以实现多种材料的复合，还能够精确控制涂层的组织结构和性能，为材料的功能化设计和应用提供了新的途径。
研究和探索激光熔覆技术在复合材料制备中的应用具有重要意义，并且在工业领域具有广阔的发展前景。
1.2 复合材料在工业领域应用的重要性复合材料在工业领域应用的重要性主要体现在其具有轻量化、高强度、高刚度、耐腐蚀性等优良性能。
这些优点使得复合材料在航空航天、汽车、船舶、建筑领域得到广泛应用。
在航空航天领域，复合材料能够减轻飞机结构的重量，提高飞行性能和燃油效率，同时具有较好的抗疲劳和抗冲击性能，增加了航空器的安全性和可靠性。
在汽车工业中，复合材料可以降低车辆的整体重量，提高燃油经济性和行驶性能，减少尾气排放量，符合环保要求。
纳米复合材料激光熔覆层组织及抗磨性能
纳米复合材料激光熔覆层组织及抗磨性能的报告，600字
纳米复合材料激光熔覆层组织及抗磨性能的报告。
近年来，随着材料技术的发展，复合材料的应用受到了越来越多的关注。
纳米复合材料（NCM）作为一种复合材料，已经
在航空航天、医学、军事、机械制造等领域得到了广泛应用。
传统的熔覆方法无法发挥出纳米复合材料真正的性能。
因此，激光熔覆技术成为复合材料熔覆中的一种新方法。
本文旨在研究纳米复合材料激光熔覆层组织和抗磨性能的变化规律。
实验中使用的原料是金属钛和SiC碳化物，原料以圆锥型-气冷两组结构和不同激光能量密度进行试验熔覆。
实验分
析对激光熔覆层组织中FeTiO3与碳化物纳米晶体的关系进行
了深入研究，并评价了激光熔覆层抗磨性能及其影响因素，结果表明：激光熔覆层结构中存在大量FeTiO3纳米晶体，这些
纳米晶体能够很好地将 SiC 碳化物纳米晶体和金属相连接，
形成具有较高的强度的均匀的复合材料熔覆层；而且激光熔覆层的抗磨性能受到了激光能量密度、熔覆深度、温度和Scoop Rate等因素影响。
以上研究表明，激光熔覆技术是一种有效的复合材料熔覆方法，可以为提高纳米复合材料的强度和耐磨性提供了新思路。
但是，激光熔覆工艺的控制技术仍然面临许多挑战，需要进一步的研究才能促进其进一步的发展。
激光熔覆Ni基纳米复合涂层的冲蚀性能研究
激光熔覆Ni基纳米复合涂层的冲蚀性能研究李守彪;万明奇;沈亮;时婧【摘要】目的对动态腐蚀条件下涂层的耐蚀性进行分析评估.方法采用激光熔覆技术,在40Cr钢表面沉积Ni基纳米复合涂层.模拟真实的海洋环境,对Ni基涂层进行冲蚀实验,分析了海水冲击、颗粒磨损等外力作用与腐蚀之间的耦合作用对涂层性能的影响.选用自制的360°旋转冲刷机,研究含沙量、旋转速度对涂层耐蚀性的影响,并对冲蚀后的样品进行显微观察、质量损失分析和电化学性能的测试.结果当含沙量为0.3％,腐蚀时间为48 h时,不同转速下耐蚀性由强到弱依次为300r/min>600 r/min>900 r/min;腐蚀时间为96 h时,不同转速下耐蚀性由强到弱依次为300 r/min>900 r/min>600 r/min;腐蚀时间为144 h时,不同转速下耐蚀性由强到弱依次为300 r/min>900 r/min>600 r/min.当转速为600 r/min时,腐蚀时间由48 h进行到144 h,在无沙条件下,质量几乎没有变化,甚至有微小的增量;当含沙量为0.3％时,涂层的质量损失较为明显,冲蚀144 h后,质量损失达73.71g/m2.结论当含沙量一定,且冲刷速度较低时,腐蚀主要以电化学作用为主,提高转速,腐蚀速率加快.当转速一定时,腐蚀速率增大.在含沙量很高的情况下,腐蚀情况稍有减缓.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2019(016)004【总页数】8页(P119-126)【关键词】激光熔覆;Ni基合金涂层;抗冲蚀机制;电化学性能【作者】李守彪;万明奇;沈亮;时婧【作者单位】青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司,山东青岛 266101;海洋石油工程股份有限公司,天津300450;海洋石油工程股份有限公司,天津300450;中国海洋大学材料科学与工程学院,山东青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】TG174.4Ni基涂层的防腐性能优良，是一种重要的海洋防腐防护金属涂层材料。
激光熔覆技术制备涂层的研究进展
激光熔覆技术制备涂层的研究进展
李怡芳
【期刊名称】《内燃机与配件》
【年(卷),期】2024()9
【摘要】使用激光熔覆技术可以制备出高强度、硬度、耐磨性、耐热性、组织均匀致密,与基体呈现冶金结合的涂层。
激光熔覆技术制备涂层的过程中激光功率、熔覆速度、送粉喷嘴形状、光粉耦合形式等都会对涂层的性能产生影响。
本文首先说明了激光熔覆技术的原理、设备、组织特征和特点以及常用的激光熔覆材料。
然后对梯度涂层、颗粒增强的复合涂层、高熵合金涂层等较为先进的激光熔覆涂层进行性能分析,介绍了一种先进的超高速激光熔覆技术,超高速激光熔覆技术可以将激光能量聚焦于粉末,有效实现对基体热影响的控制,有望助力实现激光熔覆涂层的大规模工业化生产。
最后对激光熔覆涂层的未来发展进行展望。
【总页数】3页(P135-137)
【作者】李怡芳
【作者单位】重庆交通大学机电与车辆工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG156
【相关文献】
1.激光熔覆技术制备高熵合金涂层的研究进展
2.激光熔覆制备耐磨耐蚀涂层技术研究进展
3.激光熔覆技术制备非晶涂层的研究进展与展望
4.激光熔覆技术制备镍基合金涂层的研究进展
5.激光熔覆技术制备非晶合金涂层的研究进展
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第35卷 第11期中 国 激 光Vol.35,No.112008年11月CHIN ES E J OURNAL OF LAS ERSNovember ,2008 文章编号:025827025(2008)1121698212激光表面熔覆制备纳米结构涂层的研究进展王东生1,2 田宗军1,2 沈理达2 刘志东1,2 黄因慧1,2(南京航空航天大学1江苏省精密与微细制造技术重点实验室;2南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘要 激光表面熔覆制备纳米结构涂层是一种新型的纳米表面涂层技术。
综述了国内外近年来激光熔覆制备纳米结构涂层的研究进展。
从熔覆对象的角度介绍了激光熔覆制备纳米结构涂层的主要技术,熔覆对象可分为纳米粉末和预制纳米结构涂层。
而纳米粉末主要有纯纳米粉末、纳米/微米混合粉末和构造纳米粉末等;预制纳米结构涂层可分为热喷涂纳米结构涂层、纳米复合镀层以及溶胶2凝胶(sol 2gel )纳米结构涂层等。
阐述了激光熔覆制备纳米结构涂层存在的主要问题,并提出了当前的主要发展趋势:激光熔覆原位生成纳米结构涂层、激光熔覆纳米/微米构造复合粉末以及激光熔覆制备纳米结构涂层过程的数值模拟等。
关键词 激光技术;激光熔覆;纳米结构涂层;研究进展中图分类号 T G 156.99 文献标识码 A doi :10.3788/CJL20083511.1698R esearch Development of N anostructured CoatingsPrepared by Laser CladdingWang Dongsheng 1,2 Tian Zongjun 1,2 Shen Lida 2 Liu Zhidong 1,2 Huang Y inhui 1,21J iangsu Key L aboratory of Precision and M icro 2M anuf acturing Technology ,2College of Mechanical and Elect rical Engineering ,N anj ing Universit y of A eronautics and A st ronautics ,N anj ing ,J iangsu 210016,ChinaAbstract Laser cladding is a new type of technology to prepare nanostructured coatings.The present situation of domestic and foreign researches of laser cladding nanostructured coatings is reviewed ,and the works of our group are also introduced.The main technologies to fabricate nanostructured coatings are introduced according to the different cladding samples ,which can be divided into nano 2particles and prefabricated nanostructured coatings.In terms of nano 2particles ,there are pure nano 2particles ,nanometer and micrometer composite particles ,and reconstructed nano 2particles etc.In terms of prefabricated nanostructured coatings ,there are thermal 2sprayed nanostructured coatings ,nano 2composite plating coatings ,and sol 2gel nanostructured coatings etc.The existent problems of the nanosturctured coatings prepared by laser cladding are presented.The development prospects of this preparation technology ,such as in 2situ synthesis of nanostructured coatings ,laser cladding nanometer and micrometer composite particles ,and numerical simulation of the laser cladding process are also discussed.K ey w ords laser technique ;laser cladding ;nanostructured coating ;research development 收稿日期:2008205227;收到修改稿日期:2008207209 基金项目:国家自然科学基金(59975046,50175053,50305010);江苏省自然科学基金重点项目(B K2004005)资助项目。
作者简介:王东生(1978-),男,江苏人,博士研究生,主要从事激光加工技术以及表面改性技术的研究。
E 2mail :wangds @ 导师简介:黄因慧(1945-),男,福建人,教授,博士生导师,主要从事特种加工技术、激光快速成型技术、纳米材料在机械工程的应用等研究。
E 2mail :hyhlib @1 引 言 表面工程是指经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等,以获得所需要表面性能的系统工程[1]。
表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一,它是先进制造技术的重要组成部分,同时又为先进制造技术的发展提供了技术支撑。
纳米材料由于其结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,为表面涂层性能的提高提供11期王东生等:激光表面熔覆制备纳米结构涂层的研究进展了有利的条件。
研究表明,与传统涂层相比,纳米结构涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲劳等方面有显著改善[2,3]。
将纳米粉体与表面工程技术相结合,制备含有纳米结构的表面复合涂层,可使表面的力学、物理和化学性能得到改善,赋予表面新的功能,达到材料表面改性与功能化相结合的目的。
2000年,徐滨士等[4]提出了“纳米表面工程”的概念。
现在纳米结构及纳米改性涂层的制备已成为国内外研究的热点,主要有纳米热喷涂技术[5,6]、纳米复合镀层技术[7,8]、溶胶2凝胶法(sol2gel)[9,10]、气相沉积法[11,12]和磁控溅射等。
激光熔覆技术[13～16]是新兴的激光技术与金属热处理相结合的产物,是在材料表面施加极高的能量,使之发生物理化学变化,从而显著地改变材料的表面硬度、耐磨性、耐蚀性和高温性能的技术。
由于高能量密度产生极快的加热速度、功率输出精确可控和熔覆表面区域的可选择性,激光熔覆技术已引起了广泛的关注。
将其应用于纳米结构涂层制备,有利于目前纳米结构涂层制备中材料晶粒过度生长、致密度不高等问题的解决,从而获得良好纳米结构的涂层;另外,纳米颗粒的弥散强化机制也可使熔覆层具有优异的强韧性从而解决激光熔覆层易开裂的问题[17,18]。
根据熔覆对象的不同,激光表面熔覆制备纳米结构涂层主要分为激光熔覆纳米粉末和激光熔覆预制纳米结构涂层。
其中,纳米粉末可分为纯纳米粉末[19～26]、纳米/微米混合粉末[27～34]以及构造纳米粉末[35～45]等;而预制纳米结构涂层主要有热喷涂纳米结构涂层[26,45～53]、纳米复合镀层[54～60]和sol2gel纳米结构涂层[61～64]等。
本文综述了国内、外激光表面熔覆制备纳米结构涂层的研究进展,并对其存在的问题及发展趋势进行了探讨。
2 激光熔覆纳米粉末2.1激光熔覆纯纳米粉末当粉末粒度降低到纳米级范围时,其本身和由它构成的纳米固体主要有如下三个方面的效应,即小尺寸效应、表面与界面效应及量子尺寸效应,并由此派生出大块固体所不具备的许多特殊性质。
因此,最初研究者都希望通过对纯纳米粉末直接进行激光熔覆制备纳米结构涂层。
姚建华等[19]在2Cr13不锈钢基体上进行了激光熔覆纳米WC粉末的试验。
结果表明,采用激光熔覆纳米WC粉末的方法可以得到致密的复合涂层;涂层熔覆区呈现出典型的Fe胞状树枝晶和树枝晶间的Fe2C2W组织;X射线衍射(XRD)分析表明,复合涂层主要由Fe,WC,W2C和Fe3C几种相组成;涂层的性能测试结果表明,表面硬度为1750 HV,熔覆层平均硬度为1200HV,耐磨损性能比基体提高了2.5倍。
张光钧等[20]则对铸铝(ZL104)表面激光熔覆纳米Al2O3/TiO2涂层的耐磨性进行了研究,结果表明,其相对耐磨性比同样基材表面热喷涂Al2O3/ TiO2涂层有明显改善。
按ASTM G99及DIM50324测试标准,在选定的试验条件下,激光熔覆层的相对磨损体积比热喷涂层减少了92%。
这是激光快速熔覆工艺及引入纳米材料的“纳米效应”的综合作用结果。
本课题组在这方面也开展了一些有益的尝试,分别进行了纳米SiC[21,22],Al2O[23,24]3粉末的激光熔覆(烧结)试验。
对SiC纳米粉末的熔覆结果表明[21,22],选用合理的工艺参数,利用激光熔覆可以得到质量较好的纳米SiC陶瓷涂层,但SiC晶粒尺寸有所长大,且熔覆过程中有分解反应,产生纳米Si与C。
对Al2O3纳米粉末的激光熔覆结果表明[23,24],在优化的工艺参数下,能制备出Al2O3纳米结构陶瓷涂层,涂层材料内部具有独特的组织结构,晶粒尺寸能保持在原纳米晶粒尺寸范围。
另外,也进行了将纳米粉末压制成薄片后再进行激光熔覆的尝试,如图1所示[25,26]。
图1(a)为激光熔覆压制纳米SiC粉末薄片的整体形貌,同无预压置激光熔覆层相比,内部孔洞明显减少,有相当多的纳米粒子已经完全重熔形成大晶粒组织的重结晶基体相,同时在基体相内部还存在着许多未完全长大的残存纳米粒子。
图1(b)是重结晶区域的高倍形貌,可以看到重结晶颗粒尺寸大约在几个微米左右,呈现出致密化进行中的特点,纳米粒子重熔长大形成的等轴晶结合在一起,但是大量残余气孔相仍未来得及排出。
图1(c)则是未长大纳米粒子的高倍形貌,在激光作用后,纳米SiC粉末快速扩散结合,形成“菜花”状聚集体分布形态,聚集体由大量纳米粒子组成,如图1(b)中微米级等轴晶的雏形状态。