激光熔覆技术小百科

激光熔覆修复原理

激光熔覆是材料表面改性技术和增材再制造的一种重要方法。它是利用高能激光束照射添加在基材表面的改性或增材材料，通过迅速熔化、扩展和迅速凝固，冷却速度通常达到102~106℃/s，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，从而在基材表面构成一种新的复合材料，以弥补机体所缺少的特殊性能或对尺寸缺失的基体进行增材修复。

激光熔覆适用于电力、航空、航天、兵器、核工业、汽车制造业中需要改善性能的零件。根据工件的工况要求，熔覆各种设计成分的金属或者非金属，制备耐热、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。

激光熔覆修复的特点

激光熔覆与工业中常用的堆焊、热喷涂和等离子喷焊等相比，激光熔覆有着下列优点：

　   基体与熔覆层结合强度高：激光熔覆层与基体为致密冶金结合,结合强度不低于原本体材料的 90%。

        热影响区小：基体材料在激光熔覆过程中仅表面微熔，微熔层为0.05-0.1mm。基体热影响区极小，一般为0.1-0.2mm，在采取控温措施情况下（如脉冲加工、间歇加工、主动冷却，控制基体温升不超过80℃），激光熔覆后热变形几乎可以忽略。

        熔覆层与基体晶粒细小：高达106℃/s的冷却速度使凝固组织细化，熔覆层及其界面组织致密，晶粒细小。在选用适当的粉末和工艺参数的情况下，无孔洞，无夹杂裂纹等缺陷。

　    效率高，节约昂贵材料：由于激光作用时间短（ns级），熔覆层稀释率低，基材的熔化量比较小，对熔覆层的冲淡率很低（常规为5%~8%），因此可在熔覆层比较薄的情况下，获得所要求的成分和性能，从而节约昂贵的覆层材料；

　　可制备梯度功能材料：激光熔覆层组织由底层、中间层以及面层组成的各具特点的梯度功能材料，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。

　　激光熔覆技术可控性好，易实现自动化控制，覆层质量稳定。

　　激光熔覆技术解决了振动焊、氩弧焊、喷涂、镀层等传统修理方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、基体材料结合强度难以保证的矛盾。