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激光涂敷和激光熔凝返 回

水刀的冷态加工不同,激光涂敷与表面合金化相似,都是在激光加热基体的同时,熔人其他合金材料。从实际上来看控制过程参数,使基体表面上产生的极薄层的熔化同熔化的涂教材料实现

冶金结合,而涂层的化学成分基本上不变化,值得我们注意的是基体成分几乎没有进入涂层内,与激光合金化相比,激光涂敷能更好地控制表层的成分和厚度,能得到完全不同于基体的表面合金层,以达到提高工件表面的耐蚀、耐磨、耐热等目的。但是,激光涂敷要实现涂层和基体的冶金结合,基体和涂层材料仅限于在具有可焊性的材料之间选取。

    比之堆焊和等离子体喷涂等相似工艺,激光涂敷的主要优点是:在实现良好的冶金结合的同时,稀释度小(涂敷材料被基体材料的稀释小);输入基体的能量和基体的热变形小;涂层尺寸可较准确地控制,且涂敷后的机械加工量小;高的冷却速度可得到具有特殊性能的合金涂层,尽管激光涂敷设备的  次性投资和运行费用较高,但由于上述优点,激光涂敷已应用于某些高附加值的工业加工中。

    值得我们注意的是与激光相变硬化和表面合金化不同,从实际上来看激光涂敷常用的涂层材料为台金粉末。也可以是不同金属、合金粉末的混合物,还有就是在涂敷过程中形成所要求的合金。值得我们注意的是合金粉末的供应方式有预置一层涂敷粉末于基体上和用惰性气体将涂层粉末直接喷到激光作用区两种。

    应用实例:用喷丸处理将5mm厚的低碳钢表面清理干净后,再用电弧将铝台金粉末喷镀到钢的表面,形成20ym的喷镀层。在大气中用4kWCO2激光,以0.5m/min的扫描速度使喷镀层熔化,并使表层的铝氧化,结果在铝层表面形成了耐热、耐蚀的氧化铝层,同时消除了喷镀居中的气孔。

    激光熔凝处理是用较高功率密度(104-106W/cm2)的激光束,还有就是在金属表面扫描,从实际上来看使表层金属熔化,随后快速冷却凝固,冷却速度通常为l02106K/s,从而得到细微的接近均匀的表层组织。,在比之未处理表面,值得我们注意的是通常具有较高的抗磨损和抗腐蚀性能。对于某些共晶合金,甚至可以得到非晶态表层,具有极好的抗腐蚀性能。

    激光熔凝处理宜采用匀强光斑。但如果匀强光斑达不到要求的功率密度,还有就是也可采用聚焦光斑或离焦光斑。从实际上来看同相变硬化工艺不同,从实际上来看熔凝处理常不加增强激光吸收层。因为一旦表面熔化,吸收层将不复存在,而且吸收层的材料将不可避免地参加熔融金属的合金化。值得我们注意的是好在随着材料温度的升高以至熔化,表面对激光的反射率下降,有较高的吸收率。

    激光熔凝处理尚未见工业应用,从实际上来看原因是:首先激光熔凝和激光合金化的处理过程差不多。既然要将基体表屡熔化,何不同时加进合金成分进行合金化处理,还有就是提供更大的可能性来改善表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性等性能。

    水刀加工不必担心加工的工件的完整性,值得我们注意的是但熔凝处理将破坏工件表面的几何完整性,处理后一般要进行表面机械加工。在这一点上,它又不如相变硬化处理。

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