激光熔覆與激光合金化的異同

激光熔覆與激光合金化都是利用高能密度的激光束所產(chǎn)生的快速熔凝過程，在基材表面形成于基體相互融合的、具有完全不同成分與性能的合金覆層。兩者工藝過程相似，但卻有本質(zhì)上的區(qū)別，主要區(qū)別如下：

（1）激光熔覆過程中的覆層材料完全融化，而基體熔化層極薄，因而對(duì)熔覆層的成分影響，而激光合金化則是在基材的表面熔融復(fù)層內(nèi)加入合金元素，目的是形成以基材為基的新的合金層。

（2）激光熔覆實(shí)質(zhì)上不是把基體表面層熔融金屬作為溶劑，而是將另行配置的合金粉末融化，使其成為熔覆層的主題合金，同時(shí)基體合金也有一薄層融化，與之形成冶金結(jié)合。激光淬火是利用激光將材料表面加熱到相變點(diǎn)以上，隨著材料自身冷卻，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而使材料表面硬化的淬火技術(shù)。激光熔覆技術(shù)制備新材料是極端條件下失效零部件的修復(fù)與再制造、金屬零部件直接制造的重要基礎(chǔ)，收到世界各國(guó)科學(xué)界和企業(yè)的高度重視

評(píng)價(jià)激光熔覆層質(zhì)量的優(yōu)劣，主要從兩個(gè)方面來考慮。一是宏觀上，考察熔覆道形狀、表面不平度、裂紋、氣孔及稀釋率等；為了降低激光熔凝處理后零件表面的粗糙度，減少后續(xù)加工量，華中科技大學(xué)配制了專門的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝層的表面粗糙度。二是微觀上，考察是否形成良好的組織，能否提供所要求的性能。此外，還應(yīng)測(cè)定表面熔覆層化學(xué)元素的種類和分布，注意分析過渡層的情況是否為冶金結(jié)合，必要時(shí)要進(jìn)行質(zhì)量壽命檢測(cè)。研究工作的重點(diǎn)是熔覆設(shè)備的研制與開發(fā)、熔池動(dòng)力學(xué)、合金成分的設(shè)計(jì)、裂紋的形成、擴(kuò)展和控制方法、以及熔覆層與基體之間的結(jié)合力等。

激光焊接（熔覆）變形小

主要是熔鑄區(qū)域小，過渡區(qū)域小，收縮量小。那么材料在收縮過程中所產(chǎn)生的收縮力，不足以使整個(gè)機(jī)體變形，這就是所謂激光熔覆不變形的原因（所以當(dāng)機(jī)體尺寸過小時(shí)同樣會(huì)產(chǎn)生變形），這也是激光焊接（熔覆）的優(yōu)勢(shì)。

那么，這種焊接應(yīng)力到哪里去了呢？它主要是釋放到熔鑄區(qū)域和過渡區(qū)域了。那么，這就產(chǎn)生了兩個(gè)問題：

一是熔鑄區(qū)容易產(chǎn)生裂紋，所以，激光熔覆對(duì)材料的延展性要求比較高，如鎳基粉末；

二是過渡區(qū)應(yīng)力大，由于激光焊接過程中加熱快冷卻快，產(chǎn)生的過渡區(qū)尺寸過小，造成這一區(qū)域應(yīng)力集中，這就影響了激光焊接（熔覆）的結(jié)合效果。特別是在基體與焊材機(jī)械性能相差較大時(shí)，傾向更嚴(yán)重，甚至產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，這就要求在激光熔覆時(shí)，格外注意過渡層的材質(zhì)和厚度設(shè)計(jì)。3．激光器應(yīng)具有高的可靠性，應(yīng)能滿足工業(yè)加工環(huán)境下的連續(xù)工作。