激光熔覆的两大主要作用
• 修复作用
激光熔覆的两大主要作用
• 修复前和修复后对比
激光熔覆的两大主要作用
• 成本的节约 例如：1.如果一个工件需要得到钛的性能， 但是用钛合金材料制造整个工件成本又太 高，有了激光熔覆就可以把钢作为工件的 材料，然后再工件上熔覆一层钛合金，这 样就既节约了成本又使工件具有钛的性能。 2.在电触头行业，在铜基体上激光 熔覆厚度小于0.02mm粉末银涂层代替对人 体有害的电镀工艺，减少对贵重金属的浪 费，生产效率大大提高。
激光熔覆的主要工艺参数
• 激光功率：激光功率越大，融化的熔覆金属量越 多，产生气孔的概率越大。随着激光功率增加， 熔覆层深度增加，周围的液体金属剧烈波动，动 态凝固结晶，使气孔数量逐渐减少甚至得以消除， 裂纹也逐渐减少。当熔覆层深度达到极限深度后， 随着功率提高，基体表面温度升高，变形和开裂 现象加剧，激光功率过小，仅表面涂层融化，基 体未熔，此时熔覆层表面出现局部起球、空洞等， 达不到表面熔覆目的。
亚洲研究现状
亚洲在激光熔覆领域主要研究内容包括： （1）激光熔覆应用于增强零件性能 （2）激光熔覆制备增强金属基复合涂层 （3）激光熔覆过程中显微裂纹和残余应力 （4）激光熔覆涂层的电化学性质
现状总结
• 国外对激光熔覆加工领域的研究主要集中 在微观组织结构和金相分析、激光熔覆涂 层的性能、熔覆层缺陷以及激光熔覆过程 关键因素的检测与控制、激光熔覆加工设 备和附属设备、激光熔覆过程中显微裂纹 和残余应力的控制的研究以及近年来对无 定性组织Mg合金表面激光熔覆不同材料的 机械性能分析。
激光熔覆的两大主要作用
• 修复前和修复后对比
国外研究现状
• 国外对激光熔覆加工始于上世纪80年代， 比我国早十年左右的时间，国外的研究主 要集中在下面三个地区： 1）欧洲（德国、英国、芬兰、法国、瑞 典、葡萄牙） 2）北美（美国） 3）亚洲（日本、澳大利亚、新加坡）
国内研究现状
4.在激光熔覆过程中，添加某种金属元素， 对特定合金组织形成的影响。 5.扫描速度对熔覆层硬度和厚度的影响。 6.激光熔覆制备金属基复合涂层以提高机 械性能。 7.Mg表面熔覆金属材料涂层的机械性能。 8.激光熔覆设备的研究。
激光熔覆技术简介
演讲人：李航 学号：2111302042
激光熔覆技术简介
• 激光熔覆技术
• 激光熔覆技术国内外研究现状 • 激光熔覆技术发展趋势
• 结论
• 参考文献
激光熔覆技术
激光熔覆技术又叫激光再制造技术、 激光修复技术，一种新的表面改性 技术。
它通过在基材表面添加熔覆材料， 并利用高能密度的激光束使之与基 材表面薄层一起熔凝的方法，在基 层表面形成与其为冶金结合的添料 熔覆层。
激光熔覆技术是利用激光和纳米材 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 表面的硬度和耐熔覆技术是由上个世纪60年代提 出，并于1976年诞生了第一项高能激光熔 覆的专利。 • 但由于这门学科是涉及光、机、电、物理、 化学、材料、计算机等的跨学科的高新技 术，它的发展必然要依靠其他技术的成熟 而发展。 • 激光熔覆技术得到发展，还是近期随着大 功率激光器的成熟与普及使激光熔覆技术 走出了实验室开始了工业推广应用。
国内研究现状
• 我国激光熔覆加工的研究始于上世纪90年 代初期，从九十年代后期至今一直保持高 涨的研究热情，研究范围广泛，目前仍有 大幅增长的趋势，研究内容主要涉及以下 方面： 1.激光熔覆同轴送粉器以及利用CCD红外 检测激光熔覆温度场的研究。 2.激光熔覆制备耐磨涂层。 3.激光工艺参数的研究。
激光熔覆设备
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。
• Hazra, M (Hazra, M.)[ 1 ] ; Mondal, AK (Mondal, A. K.)[ 1 ] ; Kumar, S (Kumar, S.)[ 1 ] ; Blawert, C (Blawert, C.)[ 2 ] ; Dahotre, NB (Dahotre, Narendra B.)[ 3 ] .Laser surface cladding of MRI 153M magnesium alloy with(Al+Al2O3).SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY.MAY 30 2009
谢谢倾听
激光熔覆的主要工艺参数
• 熔覆速度：熔覆速度V与激光功率P有相似 的影响。熔覆速度过高，合金粉末不能完 全融化，未起到优质熔覆的效果；熔覆速 度太低，熔池存在时间过长，粉末过烧， 合金元素损失，同时基体的热输入量大， 会增加变形量。
激光熔覆的主要工艺参数
• 光斑直径：激光束一般为圆形。熔覆层宽 度主要取决于激光束的光斑直径，光斑直 径增加，熔覆层变宽。光斑尺寸不停会引 起熔覆层表面能量分布变化，所获得的熔 覆层形貌和组织性能有较大差别。一般来 说，在小尺寸光斑下，熔覆层质量较好， 随着光斑尺寸增大，熔覆层质量下降。但 光斑直径过小，不利于获得大面积的熔覆 层。
激光熔覆工艺流程
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。
激光熔覆工艺参数
• 激光熔覆的工艺参数主要有激光功率、光 斑直径、熔覆速度、离焦量、送粉速度、 扫描速度、预热温度等。这些参数对熔覆 层的稀释率、裂纹、表面粗糙度以及熔覆 零件的致密性等有很大影响。各参数之间 也相互影响，是一个非常复杂的过程，须 采用合理的控制方法将这些参数控制在激 光熔覆工艺允许的范围内。
应用于激光熔覆的材料
• 应用于激光熔覆的材料较为广泛。目前已成功开 展了在不锈钢、模具钢、可锻铸铁、灰口铸铁、 铜合金、钛合金、铝合金及特殊表面钴基、镍基、 铁基等自熔合金粉末及陶瓷相的激光熔覆。 • 其中激光熔覆铁基合金粉末适用于要求局部耐磨， 而且容易变形的零件。 • 镍基合金粉末适用于要求局部耐磨、耐热、耐腐 蚀及抗热疲劳的构件。 • 钴基合金粉末适用于要求耐磨、耐腐蚀及抗热疲 劳的零件。 • 陶瓷涂层在高温下有较高的强度、热稳定性好、 化学稳定性高，适用于要求耐磨、耐蚀、耐高温 和抗氧化性的零件。
参考文献
• 杨宁; 杨帆.激光熔覆技术的发展现状及应用 .热加 工工艺 .2011-04-25 • 王东生; 田宗军; 沈理达; 黄因慧.激光熔覆技术研 究现状及其发展 .应用激光.2012-12-15 • 张坚; 吴文妮; 赵龙志.激光熔覆研究现状及发展趋 势 .热加工工艺 .2013-03-25 • 王斌修; 李成彪.激光熔覆技术研究现状及展望 .机 床与液压 .2013-04-15 • 贺长林; 陈少克; 周中河; 陈琼雁; 舒俊.激光熔覆金 属基碳化钛强化涂层的研究现状及应用前景.热加 工工艺 .2013-06-25
欧洲研究现状
• 欧洲在激光熔覆领域的主要研究内容包括： （1）对激光熔覆过程的研究与理解（2） 激光熔覆制备金属基复合涂层以提高机械 性能（3）激光熔覆恢复零件和工具性能 （4）激光熔覆过程显微裂纹和残余应力 （5）激光熔覆涂层的电化学性质（6）Mg 合金表面激光熔覆显微组织性能。
北美研究现状
• 激光熔覆耐磨工具钢制造切割和冲压模具。 • 激光熔覆TiB制备耐磨涂层，铝基材料激光 熔覆铜合金。
激光熔覆技术发展趋势
在不久的未来，激光熔覆的技术希望能 覆盖所有工业行业，在加大宣传力度、顺 应市场需求的同时也要不断提高核心技术 的的高科技性，促进科技与市场大力发展。
结论
随着科学技术的不断发展和进步，激光 熔覆技术将具有更为广阔的发展前景，但 仍需解决以下问题，才能适应其发展： （1）研究开发适合熔覆专用的材料体系 （2）取消有效的手段检测熔覆过程中的应力， 从根本上消除应力造成的裂纹缺陷问题。 (3)建立起适用的量化理论，通过数值模拟方 法提高熔覆层的质量。 （4）激光熔覆设备的改进和研制，研制出光 束质量高而且稳定的熔覆设备。