激光熔覆工艺发展及研究现状
2018/3/3
激光熔覆技术兴于20世纪70年代，是通过不同的添料方式，并利用高能密度激光束使基材表面添加熔覆材料与基材表层一起快速熔凝，形成与基材表面冶金结合良好涂层的表面改性技术。与传统的化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属)、电镀、堆焊、喷涂等相比，该技术具有熔覆层晶粒细小、结构致密及稀释率低等一系列优点，目前在航空航天、模具、石油化工等行业成为表面工程领域研究发展的热点。激光熔覆是一个复杂的物理、化学冶金过程，传统的熔覆工艺面临着熔覆层开裂敏感性高，易产生气孔及效率较低等问题。裂纹现象和行为牵涉到激光熔覆的很多方面，熔覆工艺是决定熔覆质量及效率的关键素，深入研究工艺特性对于该技术在工业中的应用具有实际的指导意义。
激光器是将其他能量转换为激光的器件，是激光熔覆加工系统的核心组件。自1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念，奠定激光的理论基础，到19世纪60年代红宝石、氦氖、砷化镓半导体及染料等激光器的相继问世，激光器的发展进人了一个崭新的阶段。激光器的种类繁多，按工作方式分为连续型和脉冲型，按工作介质分为4类，激光器类型及特点如表1所示。
针对激光熔覆技术，目前广泛应用的激光器主要是横流CO2：激光器和YAG激光器。YAG激光器的输出波长为1.06μm，较CO2：激光波长小一个数量级。对金属及其合金而言，一般随波长的增加，吸收率减小，所以同一金属材料对这两种激光的吸收率有很大差别。张安峰等¨研究了CO2和YAG激光的熔覆特性，发现对于同一种材料，YAG激光的吸收率约是CO2激光的3倍多。但因CO2：激光器转换功率高，器件结构简单、造价低廉，目前仍为激光熔覆主要采用的激光器。
激光熔覆技术不仅可以在低成本的金属基体上制备耐磨、耐蚀、耐高温氧化等特殊性能的熔覆层，提高关键部件表面的性能，还适用于局部有磨损、氧化及腐蚀等零件的修复，可有效降低成本。
激光器是将其他能量转换为激光的器件，是激光熔覆加工系统的核心组件。自1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念，奠定激光的理论基础，到19世纪60年代红宝石、氦氖、砷化镓半导体及染料等激光器的相继问世，激光器的发展进人了一个崭新的阶段。激光器的种类繁多，按工作方式分为连续型和脉冲型，按工作介质分为4类，激光器类型及特点如表1所示。
针对激光熔覆技术，目前广泛应用的激光器主要是横流CO2：激光器和YAG激光器。YAG激光器的输出波长为1.06μm，较CO2：激光波长小一个数量级。对金属及其合金而言，一般随波长的增加，吸收率减小，所以同一金属材料对这两种激光的吸收率有很大差别。张安峰等¨研究了CO2和YAG激光的熔覆特性，发现对于同一种材料，YAG激光的吸收率约是CO2激光的3倍多。但因CO2：激光器转换功率高，器件结构简单、造价低廉，目前仍为激光熔覆主要采用的激光器。
激光熔覆技术不仅可以在低成本的金属基体上制备耐磨、耐蚀、耐高温氧化等特殊性能的熔覆层，提高关键部件表面的性能，还适用于局部有磨损、氧化及腐蚀等零件的修复，可有效降低成本。