激光熔覆亦稱(chēng)激光包覆或激光熔敷,是一種新的表面改性技術(shù)。它通過(guò)在基材表面添加熔覆材料,并利用高能密度的
激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法,在基材表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。
Ee7+ob TIl 'Z7 由于激光束的高能密度所產(chǎn)生的近似絕熱的快速加熱過(guò)程,激光熔覆對(duì)基材的熱影響較小,引起的變形也小。控制激光的輸入能量,還可將基材的稀釋作用限制在極低的程度(一般為2%~8%),從而又保持了原熔覆材料的優(yōu)異性能。
GiM-8y~ M&29J 激光熔覆可將高熔點(diǎn)的材料熔覆在低熔點(diǎn)的基材表面,且材料的成分亦不受通常的冶金熱力學(xué)條件限制,因此所采用的熔覆材料的范圍是相當(dāng)廣泛的,包括鎳基、鈷基、鐵基合金、碳化物復(fù)合合金材料以及陶瓷材料等,其中合金材料和碳化物復(fù)合材料的激光熔覆較為成熟,并已獲得實(shí)際應(yīng)用。
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Gf$/ V>Z4gZp5sc 1、常用激光熔覆材料。
NyRa.hgZ; ~CV.Ci.dG 目前,激光熔覆常用的材料主要是熱噴焊或熱噴涂類(lèi)材料,其類(lèi)型包括自熔性合金材料、碳化物彌散或復(fù)合材料、陶瓷材料等。
PWx%~U.8~j (BxmV1 這類(lèi)材料具有優(yōu)異的耐磨、耐蝕等性能,通常以粉末的形式使用,并采用火焰噴焊等方法熔覆,可獲得表面光滑且與基材結(jié)合較好的覆層,已被廣泛用于機(jī)械、冶金、水電、航空、造紙和玻璃等工業(yè)。將其用作激光熔覆材料亦可獲得較滿(mǎn)意的效果,尤其是自熔合金粉末、自熔性碳化物彌散或復(fù)合粉末等。
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!i_@m%s (1)自熔性合金粉末。
d_pIB@J )D/,QWk 自熔性合金粉末可分為鎳基自熔合金、鈷基自熔合金、鐵基自熔合金,其主要特點(diǎn)是含有硼和硅,因而具有自我脫氧和造渣的性能,即所謂自熔性。
un~`| j\bp#+ 這類(lèi)合金在重熔時(shí),合金中的硼和硅被氧化,在覆層表面形成
薄膜。這種薄膜既能防止合金中的元素被氧化,又能與這些元素的氧化物形成硼硅酸鹽熔渣,從而獲得氧化物含量低、氣孔率少的噴焊層。硼與硅還降低合金的熔點(diǎn),增加合金的浸潤(rùn)作用,對(duì)合金的流動(dòng)性及表面張力產(chǎn)生有利影響。自熔合金的硬度與合金的含硼量與含碳量有關(guān),隨硼、碳含量的增加而提高,這是由于硼和碳與合金中的鎳、鉻等元素形成硬度極高的硼化物和碳化物的數(shù)量增加所致。
/Mw;oP{&b :2==7u7v? 由于基材含有較高的鉻等元素,所以合金還具有優(yōu)異的耐蝕和抗氧化性。
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-F}~S 為提高自熔合金的硬度及耐磨性,也可在其中加入較多的WC,形成自熔合金與WC的混合物。
0(f+a_2^Q 'm6bfS^T (2)碳化物復(fù)合粉末。
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