激光表面熔覆
⒈原理:
相变硬化:表面不熔
表面合金化:粉末全熔,基体有较深熔化,两者全部混合
激光熔覆:粉末全熔,基体表面微熔,→ 结合力↑↑
⒉激光熔覆粉末提供方式
预置粉末方式有粘结剂预涂覆、火焰喷涂、等离子喷涂、电镀等
⒊激光熔覆层截面示意图及微观组织(见上图)
由激光熔覆Co基合金层与基材结合区的横截面组织形貌图可见熔覆层中有大量的枝晶组织,与基材呈冶金结合。
优点:
⑴改性幅度高:熔覆层稀释率低,且可以精确控制。
⑵改性范围大:不受相图限制,可利用各种材料进行改性;
⑶能量密度高、作用时间短,基材热影响区及热变形均↓。
⑷激光熔覆层组织致密,微观缺陷少,结合强度高。
⑸激光熔覆层的尺寸大小和位置可以精确控制。www.hongchao-dg.cn设计专门的导光系统,可对深孔、内孔、凹槽、盲孔等部位处理,采用一些特殊的导光系统可以使单道激光熔覆层宽度达到20~30mm,最大厚度可达3mm以上,使熔覆效率和覆层质量进一步提高;
⑹激光熔覆对环境无污染,无辐射、低噪音。
缺点:
⑴表面粗糙→再加工→硬度高→难以加工,成本↑
⑵熔覆层开裂!!!!!!
激光熔覆层开裂的原因及预防措施:
原因:
熔化层再凝固→体积大大收缩→→ 熔覆层拉应力↑↑→开裂
基体受热很少→体积几乎不变↗ 通常涂层硬且脆↗
开裂问题到目前为止仍然没有完全解决!!!
措施:
⑴预热: →降低冷却速度,降低熔覆层中的应力。但效果有限,因预热温度不可能过高,和熔覆温度相比,毕竟有限。
⑵涂层中加入韧性相:韧性相变形→释放应力。但性能↓
⑶梯度涂层:多层熔覆,由软及硬,缓和应力。
问题:高硬功能性涂层减薄,寿命↓
工艺难题:多层熔覆工艺控制,梯度成分控制效率低、成本高。
在模具上的应用:强化、修复
⑴发动机排气门密封面和发动机缸盖头锥面熔覆钴基合金。
⑵航空发动机涡轮叶片表面激光熔覆抗烧蚀涂层。
⑶汽轮机末级叶片叶尖迎风面熔覆耐水蚀Co基合金等。
⑷冶金行业的轧辊表面强化。
⑸石油钻头熔覆WC层。