激光熔覆精品PPT课件
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激光熔覆
原理
激光熔覆技术的原理是，在需处理的零部件表
面预置一层能满足使用要求的特制粉末材料,然 后用高能激光束对涂层进行快速扫描处理,预置
粉末在瞬间熔化并凝固，涂层下基体金属随之
熔化一薄层，二者之间的界面在很窄的区域内
迅速产生分子或原子级的交互扩散,同时形成牢 固的冶金结合。在快速热作用下,基体受热影响 极小,无变形。熔层合金自成体系，其组织致密， 晶粒细化,硬度和强韧性提高,表面性能大大改 善。
质量优势
举例
不锈钢辊颈·激光熔覆
大型曲轴·激光熔覆
汽轮机叶片及转子·激光 熔覆
展望
综上所述，在过去十几年间，激光熔覆 耐磨、耐蚀、抗氧化、热障涂层等研究 取得了巨大进展，某些方面已进人实际 工业应用阶段，但仍然存在许多挑战性 的困难，随着激光熔覆技术的日趋成熟 和完善，因技术的先进性，高效率和经 济性，其工业应用领域将不断扩大，在 表面改性领域具有强大的生命力.
谢谢
激光熔覆技术
主要内容
概述 特点 涂层体系 原理 应用
概述
激光表面涂层技术主要包括激光表面合 金化、激光气相沉积与激光熔覆三个分 支。
激光熔覆技术是指以不同的添加方法在 被熔覆的基体上放置选择的涂层材料经 激光辐照后使之和基体表面熔化，经快 速凝固形成低稀释度的与基体呈冶金结 合的表面涂层。
抗氧化涂层抗高温氧化涂层在火箭发动机的高 温部件上等高科技领域有着广泛的应用前景.激 光熔覆中研究较多的是MCrALY系合金涂层，其 中M代表Ni、Co等过渡族元素
涂层体系
生物涂层Ti基HAP(羟基磷灰石)复合材料 以及含Ca、P的生物玻璃陶瓷涂层是激光 熔覆中刚刚起步的研究方向。生物金属 材料如Ti基合金等虽然具有比强度高、韧 性好、无毒等优良性能，但一般都不具 备生物活性和相容性。
激光熔覆PPT课件
-
3
二、实验方法
• 1.激光熔覆涂层制备：
• 粉末成分配比：预期性能(耐磨TiC、Cr7C3、
Ti5Si3，耐蚀Cr3Si，抗氧化Al2O3、SiC)、合金相 图(基材+合金粉末)
-
4
• 加工工艺参数：激光功率、光斑直径、扫描速
度、送粉速度(粉末预置厚度)、搭接率(多道熔覆)
-
5
• 2.组织分析
Wear mass loss (mg) 3.2 10.2 33.5
Mass loss of counterpart (mg) 37.3 99.9 71.1
-
17
-
18
• 微动磨损：
P
Stroke
Coating Substrate
Load (N) 20
Frequency (Hz) Stroke (μm) Tempeature (℃) Time (min)
10
600
25/400
20
-
19
-
20
3.2 耐蚀性能 • 电化学：阳极极化曲线、交流阻抗谱 • 浸泡：
Corrosion Solution
Sample s
-
21
-
22
3.3 抗氧化性能
-
23
谢谢！
-
24
激光熔覆
陈德强 2014.11.13
-
1
一、背景介绍
• 磨损、腐蚀等起源于表面。 • 采用表面改性技术在金属材料表面制备各种功能
涂层，耐磨、耐蚀、抗氧化等，内部保持原有金 属材料的性质(低价、性能)的同时提高了材料表 面的特殊性能。 • 常用表面改性方法:电镀、PVD(物理气相沉积)、 CVD(化学气相沉积)、渗碳、渗氮、离子注入、 激光淬火、激光重熔、激光熔覆、等离子熔覆、 等离子喷涂、超音速火焰喷涂等等。
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。
激光熔覆课件
稀释效应
稀释效应是指由于基体材料的熔化，使得熔覆层的成分和组织发生变化的现象。稀释效应对熔覆层的性能有重要 影响。
熔覆层组织与性能
组织
激光熔覆层的组织主要由熔化的基体材料和熔覆材料组成，其组织结构取决于熔覆工艺 参数和熔覆材料成分。
性能
激光熔覆层的性能主要取决于其成分、组织和热处理状态。常见的性能指标包括硬度、 耐磨性、耐腐蚀性和高温性能等。
激光熔覆技术用于修复受损的模具钢，通过 熔覆高熔点合金粉末，使模具表面获得优良 的耐磨、耐热和耐腐蚀性能，显著提高了模 具的使用寿命。
案例二：激光熔覆制备耐磨涂层
总结词
高耐磨性，延长设备寿命
详细描述
利用激光熔覆技术在设备表面制备耐磨涂层，如合金 钢、不锈钢等材料表面熔覆硬质合金粉末，显著提高 了设备的耐磨性能，延长了设备使用寿命。
熔覆层与基体结合强度
影响因素
影响熔覆层与基体结合强度的因素主要 包括基体表面的处理状态、熔覆材料的 成分和熔覆工艺参数等。
VS
结合强度
结合强度是指熔覆层与基体材料之间的粘 附力，是评价激光熔覆层质量的重要指标 之一。
06
激光熔覆案例分析
案例一：激光熔覆修复模具钢
总结词
修复效果好，提高使用寿命
详细描述
粉末或丝材的粒度和纯度对熔覆层的组织和性能有重要影响，需要 选用合适粒度和纯度的粉末或丝材。
粉末或丝材的流量与稳定性
粉末或丝材的流量和稳定性对熔覆层的厚度和均匀性有重要影响， 需要保证粉末或丝材的稳定供给。
加工头与光路系统
加工头的结构与功能
加工头的冷却与保护
加工头是实现激光熔覆加工的核心部 件，其结构与功能对熔覆层的表面质 量和加工效率有重要影响。
稀释效应是指由于基体材料的熔化，使得熔覆层的成分和组织发生变化的现象。稀释效应对熔覆层的性能有重要 影响。
熔覆层组织与性能
组织
激光熔覆层的组织主要由熔化的基体材料和熔覆材料组成，其组织结构取决于熔覆工艺 参数和熔覆材料成分。
性能
激光熔覆层的性能主要取决于其成分、组织和热处理状态。常见的性能指标包括硬度、 耐磨性、耐腐蚀性和高温性能等。
激光熔覆技术用于修复受损的模具钢，通过 熔覆高熔点合金粉末，使模具表面获得优良 的耐磨、耐热和耐腐蚀性能，显著提高了模 具的使用寿命。
案例二：激光熔覆制备耐磨涂层
总结词
高耐磨性，延长设备寿命
详细描述
利用激光熔覆技术在设备表面制备耐磨涂层，如合金 钢、不锈钢等材料表面熔覆硬质合金粉末，显著提高 了设备的耐磨性能，延长了设备使用寿命。
熔覆层与基体结合强度
影响因素
影响熔覆层与基体结合强度的因素主要 包括基体表面的处理状态、熔覆材料的 成分和熔覆工艺参数等。
VS
结合强度
结合强度是指熔覆层与基体材料之间的粘 附力，是评价激光熔覆层质量的重要指标 之一。
06
激光熔覆案例分析
案例一：激光熔覆修复模具钢
总结词
修复效果好，提高使用寿命
详细描述
粉末或丝材的粒度和纯度对熔覆层的组织和性能有重要影响，需要 选用合适粒度和纯度的粉末或丝材。
粉末或丝材的流量与稳定性
粉末或丝材的流量和稳定性对熔覆层的厚度和均匀性有重要影响， 需要保证粉末或丝材的稳定供给。
加工头与光路系统
加工头的结构与功能
加工头的冷却与保护
加工头是实现激光熔覆加工的核心部 件，其结构与功能对熔覆层的表面质 量和加工效率有重要影响。
激光焊接熔覆PPT-
在300 ℃的条件下，平均摩擦因 数相对250 ℃有所增加，这是因为 亚 共 析 钢 低 温 回 火 温 度 是 150 ～ 300℃，钢材第一类回火脆性温度 在250～400℃之间，由于40Cr含有 Si、Mn、Cr 等元素,第一类脆性温 度将提高，在300 ℃回火时，常常 使脆性变大，硬度相应降低,摩擦 因数相应有所增加。
应用前景
铁基合金材料具有较高的耐磨、耐 蚀性能,组分与碳钢铸铁接近，与 基体具有良好的相容性，且成本低 廉。
针对我国目前钢材的应用现状，开 发铁基合金的激光熔覆具有重要的 研究意义和经济价值。
举例证明
用自行研制的铁基合金粉末作为熔覆 层材料，以40Cr 合金钢为基体，采用 Nd : YAG脉冲激光预置熔覆法，在40Cr 合金钢表面制备Fe基涂层；探讨在干 摩擦条件下，激光熔覆层的高温摩擦 磨损性能，并对熔覆层的微观组织形 貌、磨损机理进行了研究。
讨论与分析
激光熔覆是一种快速熔化、急速冷却凝 固的冶金过程。以铁基合金粉末为熔覆材 料的激光熔覆层显微组织特征是以细小的 共晶莱氏体为基底,上面分布着先共晶渗碳 体,是典型的快速凝固组织,其强化层中不仅 含有大量的合金渗碳体,而且还有马氏体、 残余奥氏体和原位析出的颗粒[11212 ]，见 图6 。在磨损过程中,合金渗碳体、马氏体 以及原位析出的高硬度颗粒起到支撑的作 用。
磨痕显微组织形貌
由图3可以看到,在干摩擦条件下,磨损1 h 以后的熔 覆层表面出现剥离的断面,较宽的犁沟,这是由于干 摩擦表面温度较高, 产生很大的应力, 造成裂纹扩展, 出现一些微裂纹和一些撕裂凹坑。另外组织残存一 些碳化物, 在摩擦力作用下, 一些碳化物脱落而形成 大量凹坑。干摩擦条件下的磨损机理主要以微切削 为主,伴有粘着磨损。
激光熔覆金相试样制备讲解课件
该技术具有高效率、低成本、易于实现自动化等优点，广泛应用于航空航天、汽 车、能源等领域。
激光熔覆技术的原理
当高能激光束照射到材料表面时，光能迅速转化为热能，使 材料表面迅速熔化。同时，熔化的材料与基体材料之间发生 相互作用，形成一层具有特殊性能的熔覆层。
在熔覆过程中，激光束的能量密度、扫描速度、光斑尺寸等 参数对熔覆层的组织和性能有重要影响。
热处理工艺优化
研究热处理工艺对显微组 织结构的影响，通过合理 的热处理制度，改善组织 结构。
熔覆材料选择
选用具有优异性能的熔覆 材料，为优化显微组织结 构提供基础。
发展新型的激光熔覆金相试样制备技术
1 2
多层熔覆技术
研究多层激光熔覆技术，实现复杂结构试样的制 备。
复合熔覆技术
结合其他表面处理技术，如喷涂、电镀等，提高 熔覆层的布和抛光膏将 材料表面抛光至镜面，
以便观察显微组织。
蚀刻
使用蚀刻剂将材料表面 部分蚀刻，以突出显微
组织特征。
金相试样制备的质量控制
01
确保金相试样的尺寸和 形状符合标准要求。
02
控制磨削和抛光过程中 的温度和压力，避免材 料表面产生热损伤或变 形。
03
使用高品质的抛光布和 抛光膏，确保表面质量 。
激光熔覆金相试样的制备工艺
激光熔覆工艺参数
激光功率、扫描速度、光斑大小等参 数对熔覆层的形貌、成分和结构有显 著影响，需根据实际情况进行调整。
冷却方式
熔覆层的冷却速度对组织结构和相组 成有重要影响，需采取适当的冷却方 式以获得理想的组织结构。
激光熔覆金相试样的后处理
01
02
03
研磨与抛光
熔覆层表面可能存在不平 整或杂质，需要进行研磨 和抛光处理以获得光滑表 面。
激光熔覆技术的原理
当高能激光束照射到材料表面时，光能迅速转化为热能，使 材料表面迅速熔化。同时，熔化的材料与基体材料之间发生 相互作用，形成一层具有特殊性能的熔覆层。
在熔覆过程中，激光束的能量密度、扫描速度、光斑尺寸等 参数对熔覆层的组织和性能有重要影响。
热处理工艺优化
研究热处理工艺对显微组 织结构的影响，通过合理 的热处理制度，改善组织 结构。
熔覆材料选择
选用具有优异性能的熔覆 材料，为优化显微组织结 构提供基础。
发展新型的激光熔覆金相试样制备技术
1 2
多层熔覆技术
研究多层激光熔覆技术，实现复杂结构试样的制 备。
复合熔覆技术
结合其他表面处理技术，如喷涂、电镀等，提高 熔覆层的布和抛光膏将 材料表面抛光至镜面，
以便观察显微组织。
蚀刻
使用蚀刻剂将材料表面 部分蚀刻，以突出显微
组织特征。
金相试样制备的质量控制
01
确保金相试样的尺寸和 形状符合标准要求。
02
控制磨削和抛光过程中 的温度和压力，避免材 料表面产生热损伤或变 形。
03
使用高品质的抛光布和 抛光膏，确保表面质量 。
激光熔覆金相试样的制备工艺
激光熔覆工艺参数
激光功率、扫描速度、光斑大小等参 数对熔覆层的形貌、成分和结构有显 著影响，需根据实际情况进行调整。
冷却方式
熔覆层的冷却速度对组织结构和相组 成有重要影响，需采取适当的冷却方 式以获得理想的组织结构。
激光熔覆金相试样的后处理
01
02
03
研磨与抛光
熔覆层表面可能存在不平 整或杂质，需要进行研磨 和抛光处理以获得光滑表 面。
激光熔覆图文讲解
激光熔覆-图文讲解————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期: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。
ﻫﻫ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：ﻫﻫ１、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。
浅谈激光表面熔覆技术ppt课件
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• 激光熔覆是利用高能密度激光束所产生的局部高 温将2种或者2种以上金属界面瞬间熔化，熔覆材 料与基体表面试样冶金结合，形成性能与基体成 分不同的涂层，既改善材料性能达到既节省贵金 属，又提高材料表面性能的目的。
15
2.1 激光熔覆的原理与特点
激光熔覆技术与其他涂层技术相比有明显的优点： (1) 冷却速度快，具有快速凝固的特征； (2) 热变形小，涂层稀释率低，涂层与基体呈良好 的冶金结合，成品率高； (3) 涂层材料的选择范围大，如铁基合金，镍基合 金等； (4) 涂层厚度一般为0.2mm~2mm，适用于磨损件 的修复； (5) 加工精度高，可处理较小或难加工的区域； (6) 工艺过程易于实现自动化。
• 激光表面熔凝技术基本上不受材料种类的限制， 可获得较深(可达 2～3mm 以上)的高性能涂层， 易实现局部处理，对基体的组织、性能尺寸影响 很小，而且工艺操作方便。
9
1.3 激光熔覆
• 激光熔覆是以激光作为热源，用不同的添料方式 在被熔覆的基体上放置所选择的涂层材料，经过 激光照射使之与基体表面一薄层同时熔化，并快 速凝固后形成稀释度极低、并与基体材料形成冶 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、抗氧化能力及电气特性的 工艺方法。
8
1.2 激光表面熔凝处理
• 激光表面熔凝是采用近于聚焦的激光束照射，将 金属表面加热到熔点温度以上，使材料表面层熔 化并在表面形成熔池，在光束移走后依靠自身冷 却快速凝固，导致表层组织和性能变化的一种工 艺。
• 熔凝层中形成的铸态组织非常细密，能使性能得 到改善，可以增强材料表层的耐磨性和耐蚀性。
• 与传统的强化工艺，如喷丸强化和锻打强化相比， 是一种洁净、无公害的处理方法。可以处理工件 的圆角、拐角等应力集中部位。
• 激光熔覆是利用高能密度激光束所产生的局部高 温将2种或者2种以上金属界面瞬间熔化，熔覆材 料与基体表面试样冶金结合，形成性能与基体成 分不同的涂层，既改善材料性能达到既节省贵金 属，又提高材料表面性能的目的。
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2.1 激光熔覆的原理与特点
激光熔覆技术与其他涂层技术相比有明显的优点： (1) 冷却速度快，具有快速凝固的特征； (2) 热变形小，涂层稀释率低，涂层与基体呈良好 的冶金结合，成品率高； (3) 涂层材料的选择范围大，如铁基合金，镍基合 金等； (4) 涂层厚度一般为0.2mm~2mm，适用于磨损件 的修复； (5) 加工精度高，可处理较小或难加工的区域； (6) 工艺过程易于实现自动化。
• 激光表面熔凝技术基本上不受材料种类的限制， 可获得较深(可达 2～3mm 以上)的高性能涂层， 易实现局部处理，对基体的组织、性能尺寸影响 很小，而且工艺操作方便。
9
1.3 激光熔覆
• 激光熔覆是以激光作为热源，用不同的添料方式 在被熔覆的基体上放置所选择的涂层材料，经过 激光照射使之与基体表面一薄层同时熔化，并快 速凝固后形成稀释度极低、并与基体材料形成冶 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、抗氧化能力及电气特性的 工艺方法。
8
1.2 激光表面熔凝处理
• 激光表面熔凝是采用近于聚焦的激光束照射，将 金属表面加热到熔点温度以上，使材料表面层熔 化并在表面形成熔池，在光束移走后依靠自身冷 却快速凝固，导致表层组织和性能变化的一种工 艺。
• 熔凝层中形成的铸态组织非常细密，能使性能得 到改善，可以增强材料表层的耐磨性和耐蚀性。
• 与传统的强化工艺，如喷丸强化和锻打强化相比， 是一种洁净、无公害的处理方法。可以处理工件 的圆角、拐角等应力集中部位。
(2021)激光熔覆技术正式版PPT资料
而采用热喷涂工艺形成的热喷涂层是堆积起来的混合物，且氧化物夹杂严重。
左下方为激光熔覆层
上方为热喷涂层
激光熔覆和热喷涂金相组织图
激光熔覆-热喷涂
对于高强度材料，激光熔覆层与基体之间的结合强度是基体抗拉强度的90%， 对于强度较低的材料，熔覆层与基体之间的抗拉强度不低于基体抗拉强度
热喷涂涂层与基体之间的抗拉强度低于50N/mm²，一般情况下为20~30 N/mm²，所以热喷涂不适用于冲击和重载磨损的使用环境。
激光熔覆技术特点
• 激光加工过程中基体温升不超过 80℃,激光加工后热变形小。因此 适合强化或者修复一些高精度零件 或者对变形要求严格的零件。
• 激光熔覆技术可控性好，易实现自 动化控制，可以对几何形状复杂的 产品零部件进行修复，如涡轮动力 叶片等。
• 熔覆层与基体均无粗大的铸造组织, 熔覆层及其界面组织致密， 晶体 细小，无孔洞、夹杂、裂纹等缺陷， 金相组织如图 2 所示。
激光熔覆技术特点
• 激光熔覆复合层由底层、中间层 以及面层各具特点的梯度功能材 料组成（图 3），底层具有与基 体浸润性好、结合强度高等特点； 中间层具有一定强度和硬度、抗 裂性好等优点；面层具有抗冲刷、 耐磨损和耐腐蚀等性能，使修复 后的设备在安全和使用性能上更 加有保障。
• 激光熔覆技术可以任意仿形修复 和制造零件，熔覆层厚度可以按 需要达到预定的几何尺寸要求。
激光熔覆技术简介
上海炬辰激光技术有限公司
激光熔覆技术简介
l激光熔覆技术也叫做激光再制造技术、激光修复技术。
l激光熔覆技术是一种利用高能激光和纳米材料对各类零件进行合金强化 处理的新兴技术，处理后能够显著提高其表面硬度和耐磨性，延长零件 使用寿命，提高作业率，达到增产降耗的目的。
左下方为激光熔覆层
上方为热喷涂层
激光熔覆和热喷涂金相组织图
激光熔覆-热喷涂
对于高强度材料，激光熔覆层与基体之间的结合强度是基体抗拉强度的90%， 对于强度较低的材料，熔覆层与基体之间的抗拉强度不低于基体抗拉强度
热喷涂涂层与基体之间的抗拉强度低于50N/mm²，一般情况下为20~30 N/mm²，所以热喷涂不适用于冲击和重载磨损的使用环境。
激光熔覆技术特点
• 激光加工过程中基体温升不超过 80℃,激光加工后热变形小。因此 适合强化或者修复一些高精度零件 或者对变形要求严格的零件。
• 激光熔覆技术可控性好，易实现自 动化控制，可以对几何形状复杂的 产品零部件进行修复，如涡轮动力 叶片等。
• 熔覆层与基体均无粗大的铸造组织, 熔覆层及其界面组织致密， 晶体 细小，无孔洞、夹杂、裂纹等缺陷， 金相组织如图 2 所示。
激光熔覆技术特点
• 激光熔覆复合层由底层、中间层 以及面层各具特点的梯度功能材 料组成（图 3），底层具有与基 体浸润性好、结合强度高等特点； 中间层具有一定强度和硬度、抗 裂性好等优点；面层具有抗冲刷、 耐磨损和耐腐蚀等性能，使修复 后的设备在安全和使用性能上更 加有保障。
• 激光熔覆技术可以任意仿形修复 和制造零件，熔覆层厚度可以按 需要达到预定的几何尺寸要求。
激光熔覆技术简介
上海炬辰激光技术有限公司
激光熔覆技术简介
l激光熔覆技术也叫做激光再制造技术、激光修复技术。
l激光熔覆技术是一种利用高能激光和纳米材料对各类零件进行合金强化 处理的新兴技术，处理后能够显著提高其表面硬度和耐磨性，延长零件 使用寿命，提高作业率，达到增产降耗的目的。
激光熔覆-精品资料PPT
Wear mass loss (mg) 3.2 10.2 33.5
Mass loss of counterpart (mg) 37.3 99.9 71.1
• 微动磨损：
P
Stroke
Coating Substrate
Load (N) 20
Frequency (Hz) Stroke (μm) Tempeature (℃) Time (min)
X射线衍射仪(XRD)：定性分析涂层相组成
Coating
Composite I
耐磨：滑动磨损、微动磨损、滚动磨损
Load (N) Velocity(mm/s) Tempeature (℃) Time (min)
49/98
150/300
25/400
60
磨损失重、摩擦系数
Specimens Composite I Composite II W18Cr4V
10
600
25/400
20
3.2 耐蚀性能 • 电化学：阳极极化曲线、交流阻抗谱 • 浸泡：
Corrosion Solution
Sample s
3.3 抗氧化性能
谢谢！
(a)
元素
CK Ti K 总量
重量 百分比 17.94 82.06 100.00
原子 百分比
46.57 53.43
(b)
元素 重量
原子
百分比 百分比
C K 12.29
33.20
Al K 14.02
16.87
Ti K 总量
73.69 100.00
49.93
• 3.性能测试
• 力学：显微硬度、结合强度、断裂韧性 • 耐磨：滑动磨损、微动磨损、滚动磨损 • 耐蚀：电化学、浸泡、盐雾 • 抗氧化：重量法、容量法、压力法、电阻法
激光焊接熔覆PPT-2(精选)PPT文档23页
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
激光熔覆基体化学前处理PPT文档(完整版)
激光熔覆基体化学预处理
❖课程小结
激光熔覆技术激光熔覆基体化学预处理的概念
是利用化学试剂分多个步骤，将预进行激光熔覆的基体表 面的油污、锈渍等杂质去除，以求尽可能得到物理化学性 能较优的熔覆涂层。
化学预处理法的工艺流程及作用
除油：去除基体表面油污、沙粒、粘附的其他固体颗粒等 浸蚀 ：去除基体表面的氧化膜、氧化皮等 表面调整：根据激光熔覆工艺需求，对得到的洁净基体表 面进行粗化、整平、防氧化处理等
激光熔覆基体化学预处理
❖思考题 ❖1 激光熔覆基体化学预处理的概念是什么？ ❖2 常见激光熔覆基体化学预处理的各工艺环
节及其作用是什么？
感谢观看
激光熔覆基体化学预处理
课程名称：激光表面改性技术 主讲人：徐临超
浙江工贸职业技术学院
激光熔覆基体化学预处理
课程目标： 了解激光熔覆工艺激光熔覆基体化学预 处理的特点； 掌握激光熔覆工艺激光熔覆基体化学预 处理的概念、工艺流程，各工艺环节的 作用
激光熔覆基体Βιβλιοθήκη 学预处理❖1 化学预处理法的概念 是利用化学试剂分多个步骤，将预进行激光 熔覆的基体表面的油污、锈渍等杂质去除， 以求尽可能得到物理化学性能较优的熔覆涂 层。
激光熔覆基体化学预处理
❖3 工艺环节作用
除油
浸蚀
去除基体 去除基体
表面油污、 表面的氧
沙粒、粘 化膜、氧 附的其他 化皮等
固体颗粒 等
表面调整
根据激光熔覆 工艺需求，对 得到的洁净基 体表面进行粗 化、整平、防 氧化处理等
激光熔覆基体化学预处理
❖4 化学预处理法的特点 （1）处理过程可控； （2）工艺简单，处理成本低廉； （3）处理过程对环境污染严重； （4）废液处理成本高等。
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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.
激光熔覆技术的优点
氧-乙炔火焰熔覆 感应熔覆 氩弧熔覆 等离子弧熔覆 激光熔覆 以上5种熔覆的方法，激光熔覆技术最为突出，也是研究最多的。其优点为： （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
综上所述：
（1）CO2激光器适用于大功率、大尺寸精度要求较低的加工和熔覆 领域，Nd：YAG激光适用于中小功率、中小尺寸、精度要求较 高的加工和熔覆领域。
（2）Nd:YAG激光比CO2激光更适用于激光熔覆和激光直接接触金属 快速制造领域。
激激光光熔熔覆覆术技的术应的用应用—航空领域
（质 存复这钛量在1方种）合比许激激油 一面技光多金、航，术光领 定熔不在耐激生空覆熔航热足域 的光产领技空和之熔效敷术应、域航耐处覆率不技可高用天腐磨，仅以，如领蚀术能。具获环域的摩用在得境和广 零擦于污高航泛 部加因轧染硬工使 件数小度空锟零用 ，大，、部航领，， 同属耐件主 时耐于磨天域，绿、要钛磨而领、色耐用性合且加蚀域来金差生能工、制在等用、技耐物于造。应术高汽修领用如高。温复过的果车的域零R程强在材o领部l等中度钛料l件s域表R也/合方。o面y在c、面。e修石有
空压机转子轴承修复中
抛锚机传动轴熔覆修复
桨叶激光熔覆强化
激光熔覆技术的工艺
熔覆材料：目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍 基、钴基、铁基合宜。
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。
激光熔覆技术的工艺
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 。
2，金属对CO2，Nd：YAG激光的吸收率
在激光熔覆与加工过程中，金属激光能量的吸收是一个十分重要的参数。 下表为几种金属对激光的吸收率：
金属材 料
Al Cu Fe Ne Ti 碳钢 不锈钢
CO2激光
1.86 1.55 3.07 4.70 8.13 2.75 9.72
室温 Nd：YAG激光
5.88 4.89 9.71 14.88 25.70 8.69 30.72
激光熔覆技术
固体激光实验室
2011年9月11日
激光熔覆技术的定义
激光熔覆技术
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。
激光熔覆技术的设备
激光熔覆成套设备组成：激光器、冷却机组、送粉机 构、加工工作台、计算机等。
激光器的选用
激光器的选用：
目前应用广泛的有CO2激光器、固体激光器Nd：YAG。
基本参数对比
1， CO2， Nd:YAG激光器的输出特性：
激光器
波长/um 输出方式
CO2激光器
10.6 PW/CW
Nd:YAG激光器 1.06 PW/CW
PW-脉冲式 CW-连续式
脉冲宽度/ms 0.1-100 0.01-10
输出能量
PW:几个焦耳 CW：几十-几
千焦 PW：几个-几
百焦耳 CW：几十-几
千焦
输出最大 功率密度 10的6次
方
10的6次 方
激光器的选用
由上表可知，激光的输出能量有脉冲式和连续式两种类型。Nd：YAG激光相 对CO2激光温度升的快，需要激光的能量少，热影响区和热变形区小，处理层 冷却速度快，温度梯度大，所以激光产生的热影响区和热变形区一次是：YAG 激光<CO2激光
CO2激光
6.4 5.1 13.0 10.3 13.7 12.13 14.6
熔点 Nd：YAG激光
20.2 16.2 41.1 32.6 43.3 8.2 44.2
激光器的选用
从上表可知，金属表面对激光的吸收率随激光波长的增加而减少 ，则金属表面对激光的吸收率的大小依次为Nd：YAG激光>CO2激光
激光熔覆技术的作用
对材料的表面改性（表面改性：是指在保持材料或制品原性能的
前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、 染色性能、防氧化性等 ） 如燃汽轮机叶片，轧辊，齿轮等；
轧锟磨损修复
零件的抗氧化性熔覆
食品加工设备耐腐 蚀熔覆
激光熔覆技术的作用
对产品的表面修复
如转子，模具等。有关资料表明，修复后的部件强度可达到原强度的90%以上 ，其修复费用不到重置价格的1/5，更重要的是缩短了维修时间，解决了大型企业 重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢修难题。另外，对关键 部件表面通过激光熔覆超耐磨抗蚀合金，可以在零部件表面不变形的情况下大大 提高零部件的使用寿命；对模具表面进行激光熔覆处理，不仅提高模具强度，还 可以降低2/3的制造成本，缩短4/5的制造周期。
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。
激光熔覆技术的优点
氧-乙炔火焰熔覆 感应熔覆 氩弧熔覆 等离子弧熔覆 激光熔覆 以上5种熔覆的方法，激光熔覆技术最为突出，也是研究最多的。其优点为： （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
综上所述：
（1）CO2激光器适用于大功率、大尺寸精度要求较低的加工和熔覆 领域，Nd：YAG激光适用于中小功率、中小尺寸、精度要求较 高的加工和熔覆领域。
（2）Nd:YAG激光比CO2激光更适用于激光熔覆和激光直接接触金属 快速制造领域。
激激光光熔熔覆覆术技的术应的用应用—航空领域
（质 存复这钛量在1方种）合比许激激油 一面技光多金、航，术光领 定熔不在耐激生空覆熔航热足域 的光产领技空和之熔效敷术应、域航耐处覆率不技可高用天腐磨，仅以，如领蚀术能。具获环域的摩用在得境和广 零擦于污高航泛 部加因轧染硬工使 件数小度空锟零用 ，大，、部航领，， 同属耐件主 时耐于磨天域，绿、要钛磨而领、色耐用性合且加蚀域来金差生能工、制在等用、技耐物于造。应术高汽修领用如高。温复过的果车的域零R程强在材o领部l等中度钛料l件s域表R也/合方。o面y在c、面。e修石有
空压机转子轴承修复中
抛锚机传动轴熔覆修复
桨叶激光熔覆强化
激光熔覆技术的工艺
熔覆材料：目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍 基、钴基、铁基合宜。
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。
激光熔覆技术的工艺
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 。
2，金属对CO2，Nd：YAG激光的吸收率
在激光熔覆与加工过程中，金属激光能量的吸收是一个十分重要的参数。 下表为几种金属对激光的吸收率：
金属材 料
Al Cu Fe Ne Ti 碳钢 不锈钢
CO2激光
1.86 1.55 3.07 4.70 8.13 2.75 9.72
室温 Nd：YAG激光
5.88 4.89 9.71 14.88 25.70 8.69 30.72
激光熔覆技术
固体激光实验室
2011年9月11日
激光熔覆技术的定义
激光熔覆技术
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。
激光熔覆技术的设备
激光熔覆成套设备组成：激光器、冷却机组、送粉机 构、加工工作台、计算机等。
激光器的选用
激光器的选用：
目前应用广泛的有CO2激光器、固体激光器Nd：YAG。
基本参数对比
1， CO2， Nd:YAG激光器的输出特性：
激光器
波长/um 输出方式
CO2激光器
10.6 PW/CW
Nd:YAG激光器 1.06 PW/CW
PW-脉冲式 CW-连续式
脉冲宽度/ms 0.1-100 0.01-10
输出能量
PW:几个焦耳 CW：几十-几
千焦 PW：几个-几
百焦耳 CW：几十-几
千焦
输出最大 功率密度 10的6次
方
10的6次 方
激光器的选用
由上表可知，激光的输出能量有脉冲式和连续式两种类型。Nd：YAG激光相 对CO2激光温度升的快，需要激光的能量少，热影响区和热变形区小，处理层 冷却速度快，温度梯度大，所以激光产生的热影响区和热变形区一次是：YAG 激光<CO2激光
CO2激光
6.4 5.1 13.0 10.3 13.7 12.13 14.6
熔点 Nd：YAG激光
20.2 16.2 41.1 32.6 43.3 8.2 44.2
激光器的选用
从上表可知，金属表面对激光的吸收率随激光波长的增加而减少 ，则金属表面对激光的吸收率的大小依次为Nd：YAG激光>CO2激光
激光熔覆技术的作用
对材料的表面改性（表面改性：是指在保持材料或制品原性能的
前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、 染色性能、防氧化性等 ） 如燃汽轮机叶片，轧辊，齿轮等；
轧锟磨损修复
零件的抗氧化性熔覆
食品加工设备耐腐 蚀熔覆
激光熔覆技术的作用
对产品的表面修复
如转子，模具等。有关资料表明，修复后的部件强度可达到原强度的90%以上 ，其修复费用不到重置价格的1/5，更重要的是缩短了维修时间，解决了大型企业 重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢修难题。另外，对关键 部件表面通过激光熔覆超耐磨抗蚀合金，可以在零部件表面不变形的情况下大大 提高零部件的使用寿命；对模具表面进行激光熔覆处理，不仅提高模具强度，还 可以降低2/3的制造成本，缩短4/5的制造周期。
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。