一、激光熔覆的原理

激光溶覆是利用高能激光束輻照，通過(guò)迅速熔化、擴(kuò)展和凝固，在基材表面熔覆一層具有特殊物理、化學(xué)或力學(xué)性能的材料，構(gòu)成一種新的復(fù)合材料，以彌補(bǔ)基體所缺少的高性能。能充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，克服彼此的不足。

可以根據(jù)工件的工況要求，熔覆各種（設(shè)計(jì)）成分的金屬或非金屬，制備耐熱、耐蝕、耐磨、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表面覆層。通過(guò)激光熔覆，可在低熔點(diǎn)材料上熔覆一層高熔點(diǎn)的合金，亦可使非相變材料（AI、Cu、Ni等）和非金屬材料的表面得到強(qiáng)化。

在工件表面制備覆層以改善表面性能的方法很多，在工業(yè)中應(yīng)用較多的是堆焊、熱噴涂和等離子噴焊等，與上述表面強(qiáng)化技術(shù)相比，激光熔覆具有下述優(yōu)點(diǎn)：

（1）熔覆層晶粒細(xì)小，結(jié)構(gòu)致密，因而硬度一般較高，耐磨、耐蝕等性能亦更為優(yōu)異。

（2）熔覆層稀釋率低，由于激光作用時(shí)間短，基材的熔化量小，對(duì)熔覆層的沖淡率低（一般僅為5％-8%），因此可在熔覆層較薄的情況下，獲得所要求的成分與性能，節(jié)約昂貴的覆層材料。

（3）激光熔覆熱影響區(qū)小，工件變形小，熔覆成品率高。

（4）激光熔覆過(guò)程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，覆層質(zhì)量穩(wěn)定，如在熔覆過(guò)程中熔覆厚度可實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，這在其他工藝中是難以實(shí)現(xiàn)的。

由于激光熔覆的上述優(yōu)點(diǎn)，它在航空、航天乃至民用產(chǎn)品工業(yè)領(lǐng)域中都有較廣闊的應(yīng)用前景，已成為當(dāng)今材料領(lǐng)域研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。

激光熔覆技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵問題之一是熔覆層的開裂問題，尤其是大工件的熔覆層，裂縫幾乎難以避免，為此，研究者們除了改進(jìn)設(shè)備，探索合適工藝，還在研制適合激光熔覆工藝特點(diǎn)的熔覆用合金粉末和其他熔覆材料。

二、激光熔覆工藝方法

激光熔覆工藝方法有兩種類型：

1、二步法（預(yù)置法）

該法是在激光熔覆處理前，先將熔覆材料置于工作表面，然后采用激光將其熔化，冷凝后形成熔覆層。預(yù)置熔覆材料的方式包括：

（1）預(yù)置涂覆層：通常是應(yīng)用手工涂敷，最為經(jīng)濟(jì)、方便、它是用粘結(jié)劑將熔覆用粉末調(diào)成糊狀置于工件表面，干燥后再進(jìn)行激光熔覆處理。但此法生產(chǎn)效率低，熔覆厚度不一致，不宜用于大批量生產(chǎn)。

（2）預(yù)置片：將熔覆材料的粉末加入少量粘結(jié)劑模壓成片，置于工件需熔覆部位，再進(jìn)行激光處理。此法粉末利用率高，且質(zhì)量穩(wěn)定，適宜于一些深孔零件，如小口徑閥體，采用此法處理能獲得高質(zhì)量涂層。

2、一步法（同步法）

這是在激光束輻照工件的同時(shí)向激光作用區(qū)送熔覆材料的工藝，它又有兩種方/法。

同步送粉法：使用專用噴射送粉裝置（見圖）將單種或混合粉末送入熔池，控制粉末送入量和激光掃描速度即可調(diào)整熔覆層的厚度。由于松散的粉末對(duì)激光的吸收率大，熱效率高，可獲得比其他方法更厚的熔覆層，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。國(guó)外實(shí)際生產(chǎn)中采用較多。

同步送絲法：此法工藝原理雖與同步送粉法相同，但熔覆材料是預(yù)先加工成絲材或使用填充絲材。此法便利且不浪費(fèi)材料，更易保證熔覆層的成分均勻性，尤其是當(dāng)熔覆層是復(fù)合材料時(shí)，不會(huì)因粉末比重或粒度大小的不同而影響覆層質(zhì)量，且通過(guò)對(duì)絲材進(jìn)行預(yù)熱的精細(xì)處理可提高熔覆速率。但是絲材表面光滑，對(duì)激光的反射較強(qiáng)，激光利用率相時(shí)較低；此外，線材制造過(guò)程較復(fù)雜，且品種規(guī)格少。

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