激光熔覆与激光合金化

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激光加工技术题目及答案

1、从激光束的特性分析，为什么激光束可以用来进行激光与物质的相互作用？答：（1）方向性好：发散角小、聚焦光斑小，聚焦能量密度高。

（2）单色性好: 为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。

（3）亮度极高：能量密度高。

（4）相关性好：获得高的相关光强，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来。

总之，激光能量不仅在空间上高度集中，同时在时间上也可高度集中，因而可以在一瞬间产生出巨大的光热，可广泛应用于材料加工、医疗、激光武器等领域。

2、什么是焦深，焦深的计算及影响因素？答：光轴上其点的光强降低至激光焦点处的光强一半时，该点至焦点的距离称为光束的聚焦深度。

光束的聚焦深度与入射激光波长和透镜焦距的平方成正比，与w12成反比，因此要获得较大的聚焦深度，就要选长聚焦透镜，例如在深孔激光加工以及厚板的激光切割和焊接中，要减少锥度，均需要较大的聚焦深度。

3、对于金属材料影响材料吸收率的因素有哪些？在目前激光表面淬火中常对工件进行黑化处理，为什么？答：波长、温度、材料表面状态波长越短，金属对激光的吸收率就越高温度越高，金属对激光的吸收率就越高材料表面越粗糙，反射率越低，吸收率越大。

提高材料对激光的吸收率4、简述激光模式对激光加工的影响，并举出2个它们的应用领域？答：基模光束的优点是发散角小，能量集中，缺点是功率不大，且能量分布不均。

应用：激光切割、打孔、焊接等。

高阶模的优点是输出功率大，能量分布较为均匀，缺点是发散厉害。

应用：激光淬火（相变硬化）、金属表面处理等。

5、试叙述激光相变硬化的主要机制。

答：当采用激光扫描零件表面，其激光能量被零件表面吸收后迅速达到极高的温度，此时工件内部仍处于冷态，随着激光束离开零件表面，由于热传导作用，表面能量迅速向内部传递，使表层以极高的冷却速度冷却，故可进行自身淬火，实现工件表面相变硬化。

6、激光淬火区横截面为什么是月牙形？在此月牙形区相变硬化有什么特点？特点：A,B部位硬化，C部位硬化不够原因：A,B部位接近材料内部，热传导速率大，可以高于临界冷却速度的速度冷却，因此可充分硬化，而C部位热传导速率小，不能以高于临界冷却速度的速度冷却，因此硬化不够。

(完整版)激光表面改性技术

1.什么是激光表面改性技术？
一般原理激光与材料表面相互作用过程
一般原理
激光表面改性技术是采用高功率密度的激光器，利用光学聚焦透镜将激光束聚焦，从而获得很高的激光功率密度和温度。以非接触的方式，照射到材料表面，使金属材料表面在瞬间（毫秒甚至微秒级）被加热或熔化后，借助于材料表面自身传导快速冷却。在激光束与材料表面相互作用的过程中，通过热效应及化学反应等方式，改变材料表面的组织结构、物理性能、化学成分、应力状态等，从而改善材料表面性能（如耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性和抗疲劳性等）的工艺方法。
b 优点： ①一般不添加合金元素。 ②熔凝层与材料基体是天然的冶金结合。 ③在熔凝过程中，可以排除杂质和气体。 ④同时极冷重结晶获得的组织具有较高的硬度、
耐磨性、抗蚀性
c 用
a 原理：指利用高能量密度、短脉冲激光扫描材料表面，由于材料吸热后升华气化而急速膨胀甚至等离子体化，并引起爆炸波以及在表面产生冲击波，从而使材料表面强化的技术。在激光与材料相互作用的过程中，由于高压冲击应力波的产生，使材料表面产生塑性变形，形成大量的高密度位错和残余压力，从而可大幅度提高材料表面的硬度和抗疲劳性。
效率加工。 ③ 激光表面处理技术改性机理还不完善，温度场的测定还
不够精确，激光表面处理加工过程中的热应力、热应变和加工后的残留应力问题没有很好理论解释。 ④激光表面处理工艺参数、材料性能以及表面状况（如吸光率）等处理后表层性能的影响研究不完善。 ⑤ 设备昂贵，一次性投入高。
（2）前景
① 利用激光表面处理技术，在一些表面性能差和价格便宜的基体金属表面获得合金层，用以取代昂贵的整体合金，节约贵金属和材料，使廉价材料获得应用，从而大幅度降低成本。
总之：激光表面改性技术在改善和强化材料表面性能，提高材料的使用寿命方面具有突出的优越性。

激光熔覆技术的原理和应用

激光熔覆技术的原理和应用1. 激光熔覆技术的简介激光熔覆技术是一种常用于金属表面改性和复合材料制备的先进加工技术。

它利用高能激光束对工件表面进行局部熔化，使金属或合金液态化并与基材相互混合，形成一层高质量的涂层。

激光熔覆技术具有熔化速度快、固化快、热影响区小、涂层与基材结合强等优点，因而在航空航天、汽车制造、能源装备等领域得到广泛应用。

2. 激光熔覆技术的原理激光熔覆技术的实质是利用高能激光束对工件表面进行局部加热，使其达到熔点，然后进行快速冷却，使其凝固成为一层均匀致密的涂层。

其原理主要包括以下几个方面：2.1 激光加热高能激光束在与工件表面接触时，光能转化为热能，使工件局部区域温度升高。

激光加热具有高度集中的特点，可以实现对工件表面的高温局部加热，而对其他区域几乎没有热影响。

2.2 金属熔化通过激光加热，金属或合金在达到熔点的条件下发生熔化。

激光熔化的特点是熔池温度高、熔池容积小、凝固速度快。

这使得熔化的金属能够在非常短的时间内冷却并固化，形成一层均匀致密的涂层。

2.3 冷却和凝固金属熔池在短时间内冷却并凝固形成固体涂层。

冷却速度的快慢直接影响涂层的组织结构和性能。

激光熔覆技术的快速冷却速度可以避免大晶粒的形成，并在晶界处形成细小的析出相，提高涂层的强度和硬度。

3. 激光熔覆技术的应用激光熔覆技术在多个领域有着广泛的应用，下面列举了其中一些典型的应用：3.1 表面修复和修饰通过激光熔覆技术可以对损坏的金属零件进行修复和修饰。

激光熔覆可以填充表面缺陷、修复裂纹，提高零件的使用寿命和性能。

3.2 硬质合金涂层制备激光熔覆技术可以在金属基材表面涂覆硬质合金材料，提高金属零件的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性。

硬质合金涂层广泛应用于机械零件、切削工具等领域。

3.3 功能性涂层制备通过激光熔覆技术可以在金属基材表面制备各种功能性涂层，如热障涂层、阻尼涂层、导电涂层等。

这些涂层可以为金属零件赋予新的性能和功能，拓展其应用范围。

钴基合金激光熔覆工艺

钴基合金激光熔覆工艺
钴基合金激光熔覆工艺是一种利用激光熔化钴基合金粉末，并将其在基材上熔覆形成涂层的技术。

该工艺能够有效地改善钴基合金的表面性能，提高其耐磨、耐蚀、抗氧化和高温性能。

钴基合金激光熔覆工艺的步骤如下：
1. 基材表面处理：首先对基材进行清洗和打磨，以去除表面的污垢和氧化物，提供一个干净的表面。

2. 粉末准备：选择合适的钴基合金粉末，根据涂层要求精确控制其粒径和成分。

3. 激光熔化：将激光束聚焦在基材表面，使其瞬间升温到钴基合金的熔点，粉末在激光束下熔化，并与基材表面熔融结合。

4. 涂层冷却：激光熔覆后，涂层迅速冷却，形成致密的结构。

冷却速度的控制对于涂层的组织和性能非常重要。

通过钴基合金激光熔覆工艺，可以获得具有高硬度、低摩擦系数和优异的抗磨损性能的涂层。

这些涂层广泛应用于航空、航天、汽车、石油化工和电子等领域，提高了其零部件的使用寿命和性能。

激光合金化和激光熔覆的异同

激光合金化和激光熔覆的异同好吧，今天咱们聊一聊“激光合金化”和“激光熔覆”这俩词，听上去都很高大上对吧？其实呢，它们在一些方面很像，简单来说就是都用激光这种高科技的东西，来处理金属表面。

不过呢，说到根本的区别，那可就不是那么一回事了。

今天我们就来仔细扒一扒这两者到底有啥不同，顺便也给大家普及普及激光这玩意儿到底有多牛逼。

嘿嘿，你也别被这些名词吓着，咱们慢慢聊。

激光合金化其实就像是给金属“镀”上一层合金，这层合金可以是不同的材料，比如说铬、钼、锰这些，用来增强金属表面的硬度、耐磨性或者抗腐蚀性。

简单点儿说，就像是你穿上了防护服，外面是硬硬的，里面却还是那种比较耐用的基础。

激光合金化的过程很简单，就是激光加热金属表面，表面温度升高后，金属表面的元素跟外加的合金元素开始发生反应，融合成一个新的表面层。

你可以想象成一个超级高温的“烤箱”，把金属表面烤得刚刚好，再撒上一点合金粉末，就变成了更硬、更耐磨的金属层。

而激光熔覆呢，说白了，它是一种给金属表面“增材”的方法，也就是把金属加热到熔化状态，加入填充材料，然后再重新固化，形成一个新的表面层。

你要是用一个小白话来说，激光熔覆就像是给金属加上一层“涂层”，可是这个涂层是完全“溶”进去的，和金属本体是融为一体的，不是外面套个壳。

简单说，激光熔覆可以用来修复已经磨损的金属零件，或者是增强金属的某些性能。

你可能会问，这两者有啥实际的区别呢？嘿，其实区别就在于它们的处理方式和目的不同。

激光合金化主要是改进金属表面的性能，像是提高硬度、耐磨性、抗腐蚀性这些。

你想，工厂里那些设备，常常会遭遇磨损，表面一旦有了这个“合金化”层，就能抵挡更多的侵蚀，延长使用寿命。

而激光熔覆则更多的是用来修复或者增强金属的某些特性。

比如，你的设备部件已经磨损了，激光熔覆就能让它恢复原来的模样，甚至还可以比原来更强。

可以说，激光熔覆就是金属的“重生术”，让破损的部件重新焕发活力，强壮如初。

再说到操作，激光合金化需要的材料比较简单，很多时候只是一个粉末，激光一照，表面就变硬变耐磨了。

基于煤矿设备修复的激光熔覆再制造技术应用思考

基于煤矿设备修复的激光熔覆再制造技术应用思考摘要：正式进行煤矿生产作业时，煤矿机械设备的应用大幅提升了生产效率。

但是煤矿生产环境较为恶劣，煤矿机械设备应用过程中经常会受到磨损，影响了设备的生产效能，甚至为煤矿企业带来了经济损失。

激光熔覆再制造技术能够有效修复受到磨损的机械设备，保障煤矿机械设备正常的生产，保障煤矿机械设备的寿命，降低企业生产成本。

本文将对激光熔覆再制造技术进行分析，针对其在煤矿设备修复中的应用进行深入思考。

关键词：煤矿设备修复；激光熔覆再制造技术；应用思考前言：国家整体经济水平不断提升的同时，社会生产生活对于煤矿资源的需求也在持续上升，供需变化推动了煤炭资源开采技术的发展，市场上涌现了多种大型煤矿设备，这类设备承担了最主要的煤矿开采工作。

但是煤矿开采环境相对较差，且对操作的要求较高，设备长期处于阴暗、潮湿、腐蚀性较强的环境下工作，多数设备存在高速、重载、摩擦等工况，且设备日以继夜的工作，休息时间较少，因此煤矿机械设备的腐蚀与磨损问题非常严重，这同时也影响了煤矿机械的生产效率，还存在一定的资源浪费现象，导致煤炭企业生产成本加大。

为缓解这一问题，相关人员将激光熔覆再制造技术应用在了煤矿设备修复工作中，这项技术的应用，对于煤矿机械设备而言体现出了显著的修复效果，能够明显提升机械设备使用性能，并延长其使用寿命，大力推动了煤矿企业的进一步发展。

1.激光熔覆再制造技术1.1激光熔覆再制造技术原理激光熔覆再制造技术的原理即通过应用激光合金化、激光熔覆等基本技术，在与现代化制造技术理念相结合，形成的一项修复技术。

激光熔覆再制造技术以金属粉末为基础材料，应用CAD/CAM等计算机技术对激光头、送粉嘴与机床的操作进行控制，同时输送光束与粉末，利用各部件合成的金属笔以激光熔覆的方式修复机械设备受损部位，最终形成与原部件相同的三维实体部件，达到修复的作用。

激光技术随着社会的发展而不断创新，逐渐实现废旧零部件的循环再生，应用激光技术修复废旧部件后继续投入设备中循环利用，可在源头处增强废旧部件的使用性能，延长相关部件的使用寿命。

激光熔覆对铝合金表面硬度的提高研究

激光熔覆对铝合金表面硬度的提高研究铝合金是一种常见的轻质金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑等领域。

然而，由于其较低的硬度，铝合金在某些应用中容易出现磨损和疲劳问题。

因此，提高铝合金的表面硬度成为了一个重要的研究课题。

激光熔覆技术作为一种先进的表面改性技术，可以显著提高铝合金的表面硬度，并在工业应用中具有广阔的前景。

激光熔覆是利用高能量激光束对金属表面进行快速熔化和再凝固的过程。

在激光熔覆过程中，激光束在铝合金表面产生瞬间高温，使得表面金属熔化，并与基材充分混合。

在快速冷却的过程中，金属会重新凝固形成非晶态或亚晶态结构，从而提高了表面的硬度。

激光熔覆对铝合金表面硬度的提高主要有以下几个方面的影响：首先，激光熔覆过程中产生的高能量激光束可以使铝合金表面达到极高的温度。

在这高温的作用下，铝合金的晶粒尺寸得到细化，晶体内部的位错密度增加，这些都有利于提高铝合金的硬度。

其次，激光熔覆过程中快速冷却的速度使金属在固化时形成非晶态或亚晶态结构。

相对于晶态结构，非晶态或亚晶态结构具有更高的硬度和强度。

此外，激光熔覆对铝合金表面还可以实现元素的超快扩散，即由于高温和快速冷却导致合金元素在表面的过饱和情况下迅速扩散，形成富含合金元素的固溶体或化合物，进一步增加了表面的硬度。

总而言之，激光熔覆技术通过高能量激光束的作用，使铝合金表面达到高温和快速冷却，进而改变了铝合金的晶体结构和成分分布，从而显著提高了其表面硬度。

然而，激光熔覆技术在应用过程中也面临一些挑战和限制。

首先，激光熔覆过程中产生的高温会导致铝合金的烧蚀和热应力等问题，影响了熔覆层的质量和性能。

其次，激光熔覆层与基材之间的界面结合强度有限，容易出现剥离和脱落的问题。

此外，激光熔覆层的残余应力也会影响到铝合金的整体性能。

为了克服这些问题，可以采取以下措施来进一步优化激光熔覆技术。

首先，控制激光参数，如激光功率、熔化深度和扫描速度等，以获得合适的熔覆层质量和硬度。

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。

激光熔覆技术方案

1.激光熔敷技术优势1、激光熔敷加工精度高，易于实现近净成形和后续精加工。

如果采用TIG堆焊，堆焊的宽度与高度不易控制，后续精加工余量过大，且热影响区大,如果工件薄而小，易产生变形。

2、激光熔敷加工易于数字化控制，可加工几何形状复杂的零部件。

若采用手工焊接，在稳定性和质量上都无法满足要求。

3、采用高效的自动化激光熔敷技术，可以有效地减小热影响区，杂质夹杂，气孔，降低叶片裂纹的产生，而且产品的一次合格率可以稳定在95%以上，而采用传统标准工艺(TIG堆焊)则相差甚远。

4、激光熔敷可以在氢气保护下进行，而无需真空环境。

与电子束堆焊相比，加工效率更高，设备维护更方便。

2.激光熔覆技术在行业中的应用1、涡轮动力设备修复和改造在冶金、石油、化工、电力、铁路、船舶、矿山、航空等国民经济支柱产业中使用着大量的涡轮转动设备，例如：汽轮机、离心压缩机、轴流风机、螺杆压缩机、高炉透平发电TRT、烟气轮机、发电机、往复式压缩机、飞机发动机、地面燃机、水轮机、制氧机、水泵、柴油机、工业透平、增速机等等。

特别是70年代末以来引进的大量进口涡轮转动设备（机组），经过长周期各种工况条件下服役，因腐蚀、磨损和疲劳等因素，所有设备（机组）均存在着使用中的损伤失效，有的则处在报废或即将报废状态。

而常规的技术和工艺方法不能，也不敢动及这些关键的、价值贵重的设备（机组），稍有失误将造成设备（机组）失效和破坏，从而带来的是潜在的巨大的产值和经济损失。

在钢铁冶金行业，涡轮转动设备（机组）是提供能源和动力的载体。

钢铁企业拥有的各种规格进口和国产的轴流压缩机（风机），单级、多级离心鼓风机、引风机、除尘风机、H型氧压机、氮压机、螺杆压缩机、自备电厂的各种型号汽轮机、高炉能量回收使用的单级、双级透平发电TRT机组、各种发电及电动机、大型水泵等涡轮动力设备。

再制造工程技术为这些重大关键设备（机组）提供了安全可靠，质量保障，性能稳定提升的综合技术。

激光熔覆仿形技术和激光快速成形技术在这些关键设备和零部件修复及再造应用，又使再制造工程技术得到发展。

激光熔覆熔覆材料

激光熔覆熔覆材料
激光熔覆是指用激光束加热工件表面材料，使其部分或全部熔化，然后在激光熔池内
喷射熔覆粉末，通过快速凝固、晶化、液-固相变化和热处理等复杂过程，将熔覆粉末和
母材表面材料熔接在一起，形成一种新型的涂层材料。

激光熔覆涂层具有高附着性、低氧化、低残留应力、均匀组织、致密性好、耐磨性高、耐腐蚀性好等优异性能。

激光熔覆涂层材料主要有金属材料、合金材料、陶瓷材料、金属-陶瓷复合材料等。

金属材料包括钛、铝、镍、钴、铁、铬等，合金材料包括钨钼合金、钨铜合金、钨铜镍合金、钢基合金、铝基合金等，陶瓷材料包括氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化钨、氧化钨等，金属-陶瓷复合材料则包括铜/氧化铝、铁/氧化铝、铁/碳化钨、钛/氮化硅等。

激光熔覆涂层材料的选择需要考虑到所需涂层的性能和使用条件等因素。

例如，在高温、高压、腐蚀、磨损等恶劣环境下使用的部件往往需要涂上高温合金或特殊合金涂层，
而在表面需要耐腐蚀、耐热、耐磨等要求的部件上则需要涂上钨钼合金、氧化铝、氮化硅
等材料组成的涂层。

激光熔覆涂层技术的应用范围非常广泛，包括航空航天、机械制造、汽车、电子、建
筑等领域。

例如，在航空航天领域，激光熔覆可用于涂覆高温合金、钨钼合金等材料制成
的涂层，用于发动机叶片、燃烧室、涡轮叶片等部件上，可有效提高部件的耐热、耐磨性能。

在电子领域，激光熔覆可用于制备具有高热导率、高电导率、低绕组噪声等优异性能
的电子器件材料。

在建筑领域，激光熔覆可用于涂覆具有耐候性、防腐蚀等特性的涂层，
可延长建筑材料的使用寿命。

总之，激光熔覆涂层技术具有广泛的应用前景，并且随着技术的不断发展，其应用范
围还将不断扩大。

飞行器部件的表面处理技术研究

飞行器部件的表面处理技术研究在航空航天领域，飞行器部件的性能和可靠性至关重要。

而表面处理技术作为提升部件性能和延长使用寿命的关键手段，一直是研究的热点。

飞行器部件在复杂的工作环境中，面临着高温、高压、高速气流、腐蚀等多种挑战，因此对其表面处理技术的要求极为严格。

一、飞行器部件表面处理的重要性飞行器部件的表面状态直接影响着其性能和使用寿命。

良好的表面处理可以提高部件的耐腐蚀性，减少因腐蚀导致的结构损坏和性能下降。

例如，在潮湿的大气环境中，未经处理的金属部件容易生锈，从而降低其强度和可靠性。

表面处理还能改善部件的耐磨性，减少因摩擦造成的磨损和能量损失。

在飞行器的运动部件中，如发动机的轴承和齿轮，磨损是常见的问题。

通过合适的表面处理，可以增加部件表面的硬度和光洁度，降低摩擦系数，提高耐磨性。

此外，表面处理有助于提高部件的疲劳强度。

在飞行器的反复起降和飞行过程中，部件承受着周期性的载荷，容易产生疲劳裂纹。

优化的表面处理可以消除表面缺陷，降低应力集中，从而延长部件的疲劳寿命。

二、常见的飞行器部件表面处理技术1、电镀和化学镀电镀是通过电解作用在部件表面沉积一层金属镀层的方法。

常见的镀层有铬、镍、锌等。

电镀可以提高部件的耐腐蚀性和耐磨性。

化学镀则是在无外加电流的情况下，通过化学反应在部件表面沉积金属镀层，如化学镀镍。

这种方法具有镀层均匀、孔隙率低等优点。

2、热喷涂热喷涂技术是将金属、陶瓷或聚合物等材料加热至熔融或半熔融状态，然后以高速喷射到部件表面形成涂层。

热喷涂涂层可以提供良好的隔热、耐磨和耐腐蚀性能。

例如，在发动机部件表面喷涂陶瓷涂层，可以有效地降低部件的工作温度，提高其热稳定性。

3、物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）PVD 是在真空条件下，通过蒸发或溅射等方式将材料沉积在部件表面形成薄膜。

CVD 则是通过气体化学反应在部件表面沉积薄膜。

这两种方法可以制备出高质量、高性能的薄膜，如耐磨的氮化钛薄膜和抗氧化的氧化铝薄膜。

激光表面合金化表面熔凝熔覆的区别

激光表面合金化表面熔凝熔覆的区别摘要:激光表面合金化、激光熔凝和激光熔覆都是激光熔融处理技术，这三者之间既有区别，又有一定的相同点。

在使用过程中，我们要区分好它们之间的区别，以便我们正确地使用不同的技术来实现工艺要求。

关键词:表面激光合金化熔凝熔覆激光是由辐射受激发射产生的光，激光表面处理技术是采用激光对材料表面进行改性的一种表面处理技术，是高能密度表面处理技术中的一种最主要的手段，它具有传统表面处理技术或其他高能密度表面处理技术不能或不易达到的特点。

激光表面处理技术工艺注意有激光相变硬化、激光熔融及激光表面冲击三类。

激光熔融又有激光表面合金化、激光表面熔凝和激光表面熔覆等用表面合金化的方法代替整体合金以节约金属资源一直是世界范围内材料工作者的重要研究内容之一。

激光表面合金化是一种既改变表层的物理状态，又改变其化学成分的激光表面处理技术。

它是用激光束将金属表面和外加合金元素一起熔化、混合后，迅速凝固在金属表面获得物理状态、组织结构和化学成分不同的新的合金层，从而提高表面层的耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性等。

激光表面合金化的主要优点是：激光能使难以接近的和局部的区域合金化；在快速处理中能有效地利用能量；利用激光的深聚焦，在不规则的零件上可得到均匀的合金化深度；能准确地控制功率密度和控制加热深度，从而减小形变。

就经济而言，可节约大量昂贵的合金元素，减少对稀有元素的使用。

激光合金化组织结构的主要特征与激光熔凝处理有相似之处，合金化区域具有细密的组织，成分近于均匀。

激光表面合金化所采用的工艺形式有预置法、硬质粒子喷射法和气相合金化法。

预置法是用沉积、电镀、离子注入、刷涂、渗层重熔、氧-乙炔和等离子喷涂、黏结剂涂覆等涂敷方法，将所要求的合金粉末事先涂敷在要合金化的材料表面，然后用激光加热熔化，在表面形成新的合金层。

该法在一些铁基表面进行合金化时普遍采用。

硬质粒子喷射法是在工件表面形成激光熔池的同时，从一喷嘴中吹入碳化物或氮化物等细粒，使粒子进入熔池得到合金化层。

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。

钴基合金激光熔覆工艺

钴基合金激光熔覆工艺
钴基合金激光熔覆工艺是一种利用激光束对钴基合金进行加热熔化，并将熔化的钴基合金材料喷射到基底表面形成覆层的工艺。

该工艺具有以下特点：
1. 高能密度：激光束具有高能量密度，可以迅速将钴基合金材料加热至熔化状态，熔化的钴基合金颗粒能够高速喷射到基底表面，形成均匀的覆层。

2. 精确控制：激光熔覆工艺可以通过调节激光功率、扫描速度和喷射参数等来精确控制覆层的厚度和组织结构，以满足不同应用的需求。

3. 低热输入：激光熔覆工艺的热输入非常集中，基底材料受到的热影响区域小，因此能够避免或减少基底的变形和热影响区的脆性。

4. 提高材料性能：通过激光熔覆工艺，钴基合金材料能够在基底表面形成一层高硬度、抗磨损和耐腐蚀的覆层，提高材料的使用寿命和性能。

激光熔覆工艺在航空航天、石油化工、能源和机械制造等领域具有广泛应用，可以改善钴基合金材料的表面性能，增强其耐磨损性、耐腐蚀性和高温性能等。

金属表面激光合金化及熔覆处理的研究进展

的蛆织能力．时还具有改变基材表面成分的能力。这二同
种方法为在各娄材料生成与母材结合良好的高性能（特或殊性能）表层提供了有效途径。目前，激光合金化和激的对
光熔覆两种处理还没有严格的定义和区别，般认为母材一表面成分改变相对较少的方法稀激光合金化，对母材表而面成分改变较大或熔覆一层与母材成分完全不同的表面层的方法稀激光焙覆。
【ｅｏｄ】Ｌｅｓ＇ｃｌｙｇｌｅｃｄｉ；ｃｔｒ；ｔｌｎｎｒｕｍｔｓＫｙｗｒｓａｒｍｆｅａｏｉ；ａｒｌｄｇａ－ｏｓｅ；ｏｆｒｓｅｌｓａｌｎｓａｎｓｉｎｅｅｏａ
础上发展起来的新工艺，二种方法均具有改变基材表面这
金属表面激光合金化及熔覆处理的研究进展
居毅
郭绍义李宗全。
３０２１０７
１浙江工枉学院机械与自动控制学院，．浙江杭州３０３；．江太学材料科学与工程系。江杭州１０３２浙浙
【摘
要】本文介绍了目前我国激光合金化且熔覆处理研究的最新成果．并对激光熔覆处理的发展趋势作
了简要的阐述。
【关键词】激光合金化；激光熔覆；铸铁；；色金属钢有

激光熔覆的缺点是什么

激光熔覆的缺点是什么尽管激光熔覆技术在近年来得到了快速发展，并且在某些工业领域获得了一些应用，但该项技术目前尚处于发展阶段，还存在一些问题有待解决。

①激光熔覆层的冶金质量。

涂层材料与基材材料两者理想结合应是在界面上形成致密的、低稀释度的、较窄的交互扩散带。

而这一冶金结合除与激光加工工艺及熔覆层的厚度有关外，主要取决于熔覆合金与基材材料的性质。

良好的润湿性和自熔性可以获得理想的冶金结合。

但是，熔覆层合金与基材材料的熔点差异过大，则形成不了良好的冶金结合。

熔覆层合金熔点过高，熔覆层熔化小，表面光洁度下降，且基材表层过烧严重污染覆层；反之，涂层过烧，合金元素蒸发，收缩率增加，破坏了覆层的组织与性能。

同时基材难熔，界面张力增大，涂层与基材间难免产生孔洞和夹杂。

在激光熔覆过程中，在满足冶金结合时，应尽可能地减少稀释率，研究表明，对于不同的基材材料与搜层合金化时所能得到的最低稀释率并不相同，一般认为，稀释率保持在5%以下为宜。

②气孔。

在激光熔覆层中气孔也是一种非常有害的缺陷，它不仅易成为熔覆层中的裂纹源，并且对要求气密性很高的熔覆层也危害极大，另外它也将直接影响熔覆层的耐磨、耐蚀性能。

它产生的原因主要是，涂层粉末在激光熔覆以前氧化、受潮或有的元素在高温下发生氧化反应，在熔覆过程中就会产生气体。

再者由子激光处理是一个快速熔化和凝固过程，产生的气体如果来不及排出，就会在涂层中形成气孔。

此外还有多道搭接熔覆中的搭接孔洞、熔覆层凝固收缩时带来的凝固孔洞以及熔覆过程中某些物质燕发带来的气泡。

一般说来,激光熔覆层中的气孔是难以避免的，但与热喷涂涂层相比，激光熔覆层的气孔明显减少。

在激光熔覆过程中可以采用一些措施加以控制，常用的方法是严格防止合金粉末储运中的氧化，在使用前要烘干去湿及激光熔覆时要采取防氧化的保护措施，根据试验，选择合理的激光熔覆工艺参数等。

③激光熔覆过程中成分及组织不均匀。

在激光熔覆过程中往往会产生成分不均匀，即所谓成分偏析以及由此带来的组织不均匀。

激光熔覆技术

激光熔覆技术激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照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、抗氧化及电器特性等的工艺方法。

激光熔覆技术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。

从直线与旋转的一维激光熔覆,经过X与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软件与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。

激光表面熔覆也叫激光涂覆或激光包覆

激光表面熔覆也叫激光涂覆或激光包覆，它是材料表面改性的一种重要方法，它是快速凝固过程，通过在基材表面添加熔覆材料，利用高能量密度激光束将不同成分和性能的合金与基材表层快速熔化，在基材表面形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层。

激光熔覆层因具有良好的结合强度和高硬度，在提高材料的耐磨损方面显示了优越性。

今年来，激光表面熔覆技术发展迅速，成为材料表面工程领域的前沿。

1、激光熔覆技术的特点同其它表面强化技术相比，它具有以下特点：冷却速度快；热输入和畸变较小，涂层稀释率低(一般小于5%)，与基体呈冶金结合；能进行选区熔覆，材料消耗少，具有卓越的性能价格比；光束瞄准可以使难以接近的区域熔覆等。

2、激光表面熔覆的工艺方法激光熔覆依据合金供应方式的不同，可将激光熔覆分为两大类：预置法和同步送粉法。

预置式涂层法是先将粉末与粘接剂混合后以某种方法预先均匀涂覆在基体表面，然后采用激光束对合金涂覆层表面进行照射，涂覆层表面吸收激光能量使温度升高并熔化，同时通过热量传递使基体表面熔化，熔化的合金快速凝固在基材表面，形成冶金结合的合金熔覆层。

预置涂层法的主要工艺流程为：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。

同步送粉法是通过送粉装置在激光熔覆的过程中将合金粉末直接送入激光作用区，在激光作用下材质和合金粉末同时熔化，结晶形成合金熔覆层。

同步送粉法的主要工艺流程为：基材熔覆表面预处理送料激光熔化后热处理该方法是激光熔覆技术的首选方法，国内外实际生产中采用较多。

送粉的方式对粉末的利用率也有很大的关系，一般有正向和逆向两种送粉法，由于逆向送粉会使熔池的表面积增大，因此在相同的激光熔覆条件下，逆向法较正向法具有更高的粉末利用率。

3、激光表面熔覆材料体系按照材料成分构成，激光熔覆粉末材料主要分为金属粉末、陶瓷粉末和复合粉末等。

在金属粉末中，自熔性合金粉末的研究与应用最多。

3.1自熔性合金粉末（1）Fe基合金体系自熔性合金粉末可以分为Fe基、Ni基、Co基自熔性合金粉末，其主要特点是含有B和Si，具有自脱氧和造渣能力。

激光熔覆技术

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。
• 影响变形的一个主要因素为基材自身的应力状态，基材存在内应力会引起材料的变形。
激光熔覆工艺
• 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式最为常用。
激光熔覆技术特点
• 激光熔覆层与基体为冶金结合, 结合强度不低于原基体材料的 90%，因此可以用于一些重载条件下零件的表面强化与修复，如大型轧辊、大型齿轮、大型曲轴等零件的表面强化与修复。
• 基体材料在激光加工过程中表面微熔，微熔层仅0.05~0.1 mm。基体热影响区极小，一般为 0.1~0.2 mm。如图 1。
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。
• 对于易变形的材料在工艺上可采用消除基材应力、选择较薄的熔覆层、预热和后热工艺或者工装夹具固定等方法。