激光表面处理技术及其进展讲解

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激光表面处理技术

激光表面处理技术

激光表面处理组织
高碳钢也可分为两层:外层是隐针马氏体; 内层是隐针马氏体加未溶碳化物。
铸铁大致可分为三层:表层是熔化-凝固所 得的树枝状结晶,此区随扫描速度的增大而减 小;第二层是隐针马氏体加少量残留的石墨及 磷共晶组织;第三层是较低温度下形成的马氏 体。
激光表面处理技术优

激光表面处理是采用大功率密度的激光 束,以非接触性的方式加热材料表面, 借助 于材料表面本身传导冷却,来实现其表面 改性的工艺方法。它在材料加工中的如
激光冲击处理特点
激光冲击处理具有应变影响层深,,冲击区域和压 力可控,对表面粗糙度影响小,易于自动化等特点。 与喷丸相比,激光冲击处理获得的残余压应力层 可达1 mm,是喷丸的2~5 倍。而挤压、撞击强化 等强化技术只能对平面或规则回转面进行。另外, 激光冲击处理能很好地保持强化位置的表面粗糙
5) 通常只能处理一些薄板金属,不适宜处理 较厚的板材;
( 6) 由于激光对人眼的伤害性影响工作人员的 安全,因此要致力于发展安全设施。
激光表面处理技术
美国正在研究用激光淬火处理飞机的重载 齿轮,以取代渗碳淬火的化学热处理工艺。
----直升飞机辅助动力装置的行星齿轮 ----飞机主传动装置的传动齿轮 用激光硬化的飞机重载齿轮,不需要最后 研磨,大大降低了生产成本,提高生产率。 ----采用激光硬化飞机发动机气缸内壁,比 氮化处理快14倍,且所得到的硬化层比经过 10~20h氮化处理的硬化层还厚,质量优 良,几乎无变形。
合金化层与及基体间 激光表面合金化工艺的最大冶特点金是结仅合在熔化区和
很小的影响区内发生成分、组织和性能的变化, 对基体的热效应可减少到最低限度,引起的变形 也极小。它既可满足表面的使用需要,同时又不 牺牲结构的整体特性。它的另一显著特点是所用

表面处理新工艺新技术新材料

表面处理新工艺新技术新材料

表面处理新工艺新技术新材料表面处理是指对物体表面进行加工或修饰的一种工艺。

随着科技的不断进步,新的工艺、新的技术和新的材料不断涌现,为表面处理领域带来了许多创新和突破。

本文将围绕表面处理新工艺、新技术和新材料展开讨论。

一、新工艺1. 激光处理技术激光处理技术是一种利用高能激光对材料表面进行加工的方法。

它具有非接触加工、高精度、高效率等优点,被广泛应用于材料的刻蚀、焊接、熔化等领域。

激光处理技术在汽车制造、航空航天等行业有着重要的应用。

2. 等离子体喷涂技术等离子体喷涂技术是一种利用等离子体将涂料喷涂到材料表面形成薄膜的方法。

它具有高附着力、高硬度、高耐磨性等特点,可用于金属、陶瓷、塑料等材料的表面处理。

等离子体喷涂技术在航空航天、电子器件等领域有着广泛的应用。

二、新技术1. 纳米技术纳米技术是指在纳米尺度(1纳米=10-9米)下进行材料加工、制备和表面处理的技术。

通过纳米技术,可以制备出具有特殊性能的纳米材料,如纳米涂层、纳米颗粒等。

纳米技术在能源储存、环境治理、生物医学等领域有着广泛的应用前景。

2. 电化学技术电化学技术是一种利用电化学反应对材料表面进行处理的方法。

通过改变电极电位、电流密度等参数,可以实现对材料表面的腐蚀、电镀、阳极氧化等处理。

电化学技术在金属防腐、电镀加工等领域有着重要的应用。

三、新材料1. 高分子材料高分子材料是一类由高分子化合物构成的材料。

它具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点,在表面处理中常用于涂料、油漆等的制备。

高分子材料在汽车、建筑、电子等领域有着广泛的应用。

2. 多功能材料多功能材料是指具有多种功能或特性的材料。

例如,光敏材料可以根据光的照射产生化学反应;磁性材料可以在外加磁场下发生磁化等。

多功能材料在传感器、储能装置等领域有着重要的应用。

表面处理新工艺、新技术和新材料的不断发展为各个领域带来了许多新的应用和突破。

随着科技的不断进步,我们可以期待表面处理领域将会有更多的新工艺、新技术和新材料的出现,为各行各业带来更多的创新和发展。

激光机作业中的激光清洗与表面处理技术

激光机作业中的激光清洗与表面处理技术

激光机作业中的激光清洗与表面处理技术激光清洗与表面处理技术,作为现代激光机作业中的重要组成部分,已经在多个领域得到广泛应用。

激光清洗技术利用激光束的高浓度能量,以非接触方式清除表面的污垢和涂层,具有高效、无损伤和环保等优点。

而激光表面处理技术则可通过调节激光束的参数,实现对材料表面的改性和功能化。

本文将从激光清洗和激光表面处理两个方面介绍其原理、应用以及未来发展方向。

一、激光清洗技术激光清洗技术是利用激光束的高能量密度,将污垢或涂层表面加热瞬间蒸发或熔化,实现无接触地去除。

相比传统清洗方法,激光清洗具有以下优势:1. 高效能:激光束能量密度高,可以快速实现表面清洗,提高作业效率。

2. 无损伤:激光清洗过程中不会对物体表面造成磨损或刮伤,保持材料的原有性能。

3. 环保节能:激光清洗无需使用化学清洗剂,减少了对环境的污染,并且节约了能源资源。

激光清洗技术在多个领域得到了应用,如汽车维修领域中的发动机零件清洗、电子设备制造中的PCB板清洗以及文物保护中的古籍清洗等。

随着激光技术的不断提升和创新,激光清洗技术的应用领域还将进一步扩展。

二、激光表面处理技术激光表面处理技术是指利用激光束对材料表面进行能量输入,实现表面的改性和功能化。

通过调节激光束的参数(能量、功率、波长等),可以实现表面的熔化、蒸发、热化学反应等效应,从而改善材料的性能和功能。

激光表面处理技术的主要应用包括:1. 材料表面改性:激光束的能量输入可以改变材料表面的组织结构,提高材料的硬度、耐磨性等性能。

2. 表面合金化:通过激光加热,将外加的合金元素与基体材料进行熔合,形成硬度高、耐腐蚀的合金表面。

3. 表面纳米结构形成:激光可在材料表面形成纳米颗粒或纳米结构,改变表面的光学特性、润湿性等。

激光表面处理技术的应用领域广泛,如航空航天领域中的发动机叶片涂层、光学玻璃表面处理、生物医学材料的改性等。

随着激光技术的不断发展,激光表面处理技术将进一步加强材料与激光的相互作用,探索更多新的应用领域。

激光表面强化技术及其应用

激光表面强化技术及其应用

激光表面强化技术及其应用随着科技的不断发展,激光技术已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。

激光表面强化技术是近年来发展起来的一种新型表面处理技术,它可以使材料表面的硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能得到显著提高,从而提高材料的使用寿命和可靠性。

本文将从激光表面强化技术的原理、方法和应用方面进行探讨。

一、激光表面强化技术的原理激光表面强化技术是利用激光束高能量密度的特点,将激光束聚焦到材料表面,使其表面受到高温和高压的作用,从而改变其组织结构和化学性质,提高其硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能。

具体来说,激光束在材料表面产生高温和高压,使表面材料发生相变、熔化、蒸发等过程,同时还会激发材料中的原子、分子等产生化学反应,形成新的化合物或化学键,从而改变表面材料的化学性质。

这些变化使得材料表面的硬度、耐磨性和抗腐蚀性等性能得到显著提高。

二、激光表面强化技术的方法激光表面强化技术的方法主要分为以下几种:1. 激光淬火:利用激光束高能量密度的特点,将其聚焦到材料表面,使其表面迅速升温,然后快速冷却,从而使表面形成高硬度的淬火层。

这种方法适用于钢、铁等金属材料。

2. 激光熔覆:将激光束聚焦到材料表面,使其表面熔化,然后喷射一定量的粉末或线材,形成一层新的涂层。

这种方法适用于各种金属材料和陶瓷材料。

3. 激光表面改性:利用激光束高能量密度的特点,将其聚焦到材料表面,使其表面发生物理和化学变化,从而改变其表面性质。

这种方法适用于各种材料。

三、激光表面强化技术的应用激光表面强化技术具有广泛的应用前景,主要包括以下几个方面: 1. 汽车制造:激光表面强化技术可以提高汽车零部件的硬度和耐磨性,从而增加汽车的使用寿命和可靠性。

2. 航空航天制造:激光表面强化技术可以提高飞机发动机叶片、涡轮等零部件的耐磨性和抗腐蚀性,从而提高飞机的性能和可靠性。

3. 电子制造:激光表面强化技术可以提高电子器件的耐磨性和抗腐蚀性,从而提高电子器件的使用寿命和可靠性。

激光表面处理技术在制造业中的应用

激光表面处理技术在制造业中的应用

激光表面处理技术在制造业中的应用一、激光表面处理技术简介激光表面处理技术(LSP)是一种采用激光作为能量源,对金属表面进行加工,通过物理或化学反应改变表面形态、结构和性能的新型表面处理技术。

与常规的机械加工、化学处理等表面处理方法相比,LSP技术具有精度高、速度快、成本低等优点,被广泛应用于汽车、航空航天、电子、生物医药等制造业领域。

二、激光表面处理技术的应用1.微加工制作模具LSP技术可以在金属表面上制造各种微细结构和小孔,用于模具加工。

激光微细加工技术可将激光聚焦在锅底的特定位置进行加工,因此可以制作出具有高几何形状精度的微细结构。

该方法能够制作出更细致、更复杂的产品,而且生产效率高、成本低,增强了制造业的竞争力。

2.表面改性处理LSP技术可通过改变材料表面形态和结构以及化学反应来改善金属的表面性能。

通过表面处理后基材表面的粗糙度、耐磨性、抗腐蚀性及润滑性等性能得到了显著的提升,解决了一些传统的表面改性方法所存在的问题。

因此,LSP技术广泛应用于汽车、航空航天等制造业领域。

3.薄膜生长LSP技术已经被广泛应用于化学气相沉积(CVD)和分子束外延(MBE)等化学制备过程的表面改性。

在这些过程中,激光作为一种热能源被应用于催化剂的制备、表面清洗以及形成薄膜过程中的化学反应。

4.叠加制造LSP技术还可以用于材料的叠加制造。

通过在材料表面熔化部分或全部金属粉末,可以得到具有高质量的3D叠加物。

利用激光作为加热源,利用粉末喷射头沉积金属粉末,构建三维形状的零件。

该方法能够制造更为复杂的产品,能够解决传统的制造方法所存在的缺陷。

三、结语随着制造业的快速发展,需要更高品质的产品,而激光表面处理技术的发展随着产业的发展得到了广泛应用。

LSP技术涉及了化学、物理、热力学和传热学等学科,是一种非常重要的表面处理方法。

未来,LSP技术将不断被改进和完善,满足制造业的需求,使制造业更加高效、快捷和环保。

激光表面强化与热处理技术及其应用讲解

激光表面强化与热处理技术及其应用讲解

激光表面强化与热处理技术及其应用激光表面强化与热处理技术是近20年来发展起来的一种新型材料表面处理技术。

激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点,当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时,其表面迅速奥氏体化,然后急速自冷淬火,金属表面迅速被强化。

激光表面强化与热处理可以分为3类:一是激光照射时金属不熔化,只是组织发生变化,这类工艺主要为激光相变硬化(激光淬火);二是激光照射时金属熔化,冷却后组织发生变化或加入其他元素改激光表面强化与热处理技术是近20年来发展起来的一种新型材料表面处理技术。

激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点,当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时,其表面迅速奥氏体化,然后急速自冷淬火,金属表面迅速被强化。

激光表面强化与热处理可以分为3类:一是激光照射时金属不熔化,只是组织发生变化,这类工艺主要为激光相变硬化(激光淬火);二是激光照射时金属熔化,冷却后组织发生变化或加入其他元素改善表面性质,包括激光熔凝、激光合金化、激光非晶化和微晶化等;三是激光照射时金属表面发生汽化,从而发生组织变化,这类工艺主要为激光冲击硬化。

上述各种激光热处理工艺共同的理论基础是激光与物质的相互作用规律及其金属学行为。

激光热处理是传统热处理技术的发展和补充,它可以解决其它表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题。

经过激光处理后,铸层表层强度可达HRC60以上,中碳、高碳钢以及合金钢的表层硬度可达HRC70以上,从而提高其抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和防氧化等性能,延长其使用寿命。

激光热处理在汽车行业应用极为广泛,在许多车关键件上(如缸体.缸套、曲轴、凸轮轴、排气阀、阀座或活塞环等)几乎都可以采HJ激光热处理。

同样,农用机车也应该广泛使用。

在农业生产中,机器的工作条件是多种多样的,有些机器(犁、中耕机、播种机和收割机)直接在磨料介质中工作,使许多零件磨损很快。

另一方面,为了获得足够的强度,机器的材料用量较大,不仅浪费材料,而且显得笨重。

激光表面改性技术应用讲解

激光表面改性技术应用讲解

激光表面改性技术应用讲解激光表面改性技术是指利用激光器对材料表面进行加热、熔化、蒸发和物理化学反应等处理,以改善、增强材料表面性能的一种技术。

激光表面改性技术具有操作灵活、加工精度高、处理速度快等特点,被广泛应用于许多领域。

以下是激光表面改性技术的具体应用介绍。

材料表面改性激光表面改性技术可以对材料表面进行改性处理,以改善、增强其表面性能。

例如,利用激光对金属表面进行处理,可以使其表面硬度增强、耐腐蚀性能提高、摩擦系数降低等。

同时,激光加工可以实现在表面形成微纳米结构,从而提高材料的抗腐蚀性能。

自洁性和防污性自洁性和防污性是指材料表面具有自行清洁或难以粘附污物的性能。

通过激光表面改性技术,可以在材料表面形成微纳米结构,从而提高材料的自洁性和防污性能。

材料表面形成结构后,可以使污物减少粘附,从而避免表面污染和降低清洁难度。

此外,激光网络图形处理还可通过改变材料的表面能和柔性,表现出超级物相的效果。

次表面磨损次表面磨损是指当物体表面磨损后,其下的材料在表面下面形成磨损层的现象。

通过激光表面改性技术,可以在材料表面形成高硬度、高密度的合金层,从而提高材料的耐磨性能。

激光熔丝合金化仪可通过硬化层的性能调制来实现在常温下的增强性能。

表面耐腐蚀利用激光加工技术,对材料表面进行改性处理,可以提高其耐腐蚀性能。

例如,通过激光加工技术,在金属表面形成多孔结构,在多孔结构中填充抗腐涂层,可以实现材料表面抗腐蚀性能和长期防腐效果,并且减少了耗材的浪费。

表面改性与生物医药领域激光表面改性技术在生物医药领域中也有着广泛的应用。

例如,通过激光加工技术,在人工心脏支架或骨支架表面形成微孔结构,可以促进生物组织生长和血管新生,从而促进人工心脏或骨支架与生物组织的生物融合。

同样,激光技术也可应用于在医疗器械的表面形成高耐磨的表面层,实现长期耐用。

总结激光表面改性技术是一种功能强大的技术,在生产过程中能够实现高加工精度、高处理速度和高稳定性。

激光表面处理技术及其进展模板

激光表面处理技术及其进展模板

激光表面处理技术及其进展激光表面表面处理技术及进展许彦明指导老师: 宋世涛( 河北科技师范学院理化学院化学0703班) 摘要: 激光具有巨大的技术潜力, 在冶金和材料加工中发展迅速, 应用广泛。

激光表面处理由于其对工业和生产作出了巨大贡献, 已成为飞速成长的重要加工技术领域。

本文较系统地介绍了国内外激光表面处理技术的研究与应用近况, 指出了这项技术今后需解决的问题。

关键字: 激光; 表面处理; 进展0 前言激光的出现时近代物理学的一个重大进展。

第一台激光器于60年代初问世, 对激光表面热处理工艺的研究早在激光器诞生后不久就已经开始, 但直到60年代末、 70年代初才在热处理生产中获得应用。

激光在金属热处理方面取得成功, 标志此技术的应用进人了新灼阶段。

随着大功率激光器的研制成功与不断完善, 这一新工艺用于汽车转向器表面处理的生产线[1]。

国内经过”六五”计划的联合攻关, 已在汽缸套等零部件的表面热处理上获得成功, 取得了一批科研成果。

随之而发展的表面涂覆(cladding), 表面上釉(Glazing)及表面合金化(SurfaeeAlloing)等工艺[2]也取得了相当大的进展。

与上述工艺相比较, 激光表面热处理是当前比较成熟、应用比较广泛的工艺。

1 激光表面处理技术的特点[3]1)经过选择激光波长调节激光功率等手段, 能灵活地对复杂形状工件或工件局部部位实施非接触性急热、急冷。

该技术易控制处理范围, 热影响区小, 工件产生的残余应力及变形很小。

2)可在大气、真空及各种气氛中处理, 制约条件少, 且不造成化学污染。

3)一般, 激光表面处理的改性效果比普通处理方法更显著4)激光束能量集中, 密度大, 速度快, 效率高, 成本低。

5)可缩短工艺流程, 处理过程中工件能够运动, 故特别适合组织自动化处理线。

6)激光束便于经过导光系统准确地输人与定位, 亦能导向多个工作台, 可大大提高激光的使用率和处理的效率。

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激光表面表面处理技术及进展许彦明指导老师:宋世涛(河北科技师范学院理化学院化学0703班)摘要:激光具有巨大的技术潜力,在冶金和材料加工中发展迅速,应用广泛。

激光表面处理由于其对工业和生产作出了巨大贡献,已成为飞速成长的重要加工技术领域。

本文较系统地介绍了国内外激光表面处理技术的研究与应用近况,指出了这项技术今后需解决的问题。

关键字:激光;表面处理;进展0 前言激光的出现时近代物理学的一个重大进展。

第一台激光器于60年代初问世,对激光表面热处理工艺的研究早在激光器诞生后不久就已经开始,但直到60年代末、70年代初才在热处理生产中获得应用。

激光在金属热处理方面取得成功,标志此技术的应用进人了新灼阶段。

随着大功率激光器的研制成功与不断完善,这一新工艺用于汽车转向器表面处理的生产线[1]。

国内经过“六五”计划的联合攻关,已在汽缸套等零部件的表面热处理上获得成功,取得了一批科研成果。

随之而发展的表面涂覆(cladding),表面上釉(Glazing)及表面合金化(SurfaeeAlloing)等工艺[2]也取得了相当大的进展。

与上述工艺相比较,激光表面热处理是当前比较成熟、应用比较广泛的工艺。

1 激光表面处理技术的特点[3]1)通过选择激光波长调节激光功率等手段,能灵活地对复杂形状工件或工件局部部位实施非接触性急热、急冷。

该技术易控制处理范围,热影响区小,工件产生的残余应力及变形很小。

2)可在大气、真空及各种气氛中处理,制约条件少,且不造成化学污染。

3)通常,激光表面处理的改性效果比普通处理方法更显著4)激光束能量集中,密度大,速度快,效率高,成本低。

5)可缩短工艺流程,处理过程中工件可以运动,故特别适合组织自动化处理线。

6)激光束便于通过导光系统准确地输人与定位,亦能导向多个工作台,可大大提高激光的使用率和处理的效率。

7)激光表面处理尤其适用于大批量处理生产线,其成本比传统的表面热处理低。

2 激光表面相变应化(LTH)不论激光束是如户J产生的,激光束仅是一加热金属的热源,金属经激光热处理后,一般不出现异常的治全变化。

相变硬化是一种儿乎无尺寸变化而能达到冶金相变的加工技术。

利用激光束可以选择小面积加热和对需要部位硬化。

实现激光相变硬化有三个基本条件仁:第一,金属硬化区必须达到奥氏体化温度;第二,在加热与冷却周期内硬化区在奥氏体化温度区应保持足够长的时间,以保证碳能充分的扩散;第三,应具有足够大的自身淬火能力,其冷却速度应超过临界冷却速度。

金属经激光相变硬化的冶金变化不同于普通淬火之处有以下几点:(1)激光相变硬化后的硬度高于普通淬火。

其原因一方面由于在很高抑制条件下形成马氏体,另一方面则由于极快的加热和冷却速度使获得变形马氏体[4]。

(2)激光相变硬化能力决定于所处理的材料。

一般地说,凡适合于普通淬火的材料也适合于激光相变硬化。

但对低碳钢当其碳含量在0.2%以下时普通淬火一般难于淬硬[5],而激光相变硬化却可以极快冷却速度使其淬硬。

对具有石墨组织的铸铁普通淬火亦不易淬硬,但激光相变硬化也可使其淬硬,尽管在如此短的扩散时间内完成。

(3)对于含有分散球状碳化物的钢或含大量石墨不含珠光体的铸铁,由于相变时间太短,激光相变硬化难以使其淬硬。

工具钢和高速钢的激光表面硬化引起许多研究者的兴趣[6]。

Brover[13]用脉冲激光器研究了不同组织的R6MS激光高温快速硬化的可能性.实验证明,不同激光能量水平和加热速度与不同原始组织配合,可以得到不同程度和均匀性的固溶体,从而得到在服役条件下所需要的优化的数值。

Mulin等[14]用l000J的激光器硬化12X18N9T,13N5A砧A和1201工具钢。

激光硬化的工具钢的耐磨性是非硬化工具的20一25倍,是带有氮化钦表面涂层的2一4倍。

3 激光表面熔化(LSM)激光表面熔化在满足表面某些需要,如耐磨性、耐蚀性、防止氧化等方面显出独特优点。

可用激光表面熔化得到细晶组织、非晶态和亚稳相,低的气孔率和光滑的表面,基体中较小的热影响区以及良好的基体与表面的结合。

光表面熔化施于钢铁常产生硬度很高的表面,可有效提高耐磨性;施于有色金属常可获得十分细而均匀的组织广。

激光熔化高速钢时,先使原始组织迅速熔解,以后冷却时可保留大量己铁素体和奥氏体,可明显地提高硬度.激光熔化铸铁时可在莱氏体区形成细组织涂层激光熔化镍基合金时,则可得到过饱和基体相的细枝晶结构,同时枝晶区域内细MC碳化物质点和共晶组成。

美国NASAMarshen航天中心正致力于提高航天飞机(SSME)许多零件的寿命或修复完成每一次飞行任务之后的零件。

主燃烧室中最关键的部件是其内衬(热壁),它由锻造的NARloy—z制成.该合金在580一760℃的温度范围暴露96h后,可观察到晶界析出物及无析出区,这些都会降低主燃烧室内衬的寿命.一旦析出物形成,除了用熔化方法以外,很难用热处理的方法使其回到固溶体中去.激光上釉是细化锻造NARloy—z的显微组织的一种很有效的方法.用这种方法得到了很细的激光上釉显微组织,第二相均匀分布和错在铜基体中的扩展固溶体,使合金热稳定性和时效硬化得到很大改善。

4 激光表面合金化(LSA)许多铁合金等较难熔材料在接触激光功率密度达106W/mm2的受热表面时,足以达到107~109K/s的加热速度会发生熔化,其中的各种元素扩散进入零件液态金属的薄层内[7]。

当冷却凝固时将形成固溶体和化合物夕表面发生合金化.最近有些国家对利用含Cr,Ni和Mo的铁基合金进行激光表面合金化的工艺产生极大兴趣,这种方法既可改变金属性能,又可节约材料、降低成本,可用普通碳钢等廉价材料获得表面耐磨、防蚀和抗高温氧化性很高的零件。

用预置石墨粉习通过熔化或熔化后再进行渗碳形成碳化物的表面合金化可明显地提高表面硬度。

阻碍激光表面合金化广泛应用的障碍,除设备投资大、成本高外,就是在材料处理过程中表面易产生气孔、裂纹以及表面平整度的下降.针对后者,研究者根据具体情况加强研究,已经摸索出一些可行的办法[8]。

Ion用实验证明,激光表面合金化是提高低碳钢耐腐蚀性能的一种可行的办法。

他使用的激光器功率为6kw,合金元素为铬,激光合金化层的厚度为0.5mm[9],使耐腐蚀性大大提高。

Mazulnde 等用激光使1016低碳钢表面以铬、锰、碳合金化。

结果证实,用激光加工过的材料在销一柱磨损试验中表现出比Stelhte 6合金[10]还要好的耐磨性。

作者认为,耐磨性的提高归因于树枝状组织和铬的碳化物,且枝晶越细,耐磨性越好.较低的激光功率和较高的激光一工件相对移动速率可以得到较高耐磨性的合金层。

5 激光表面冲击硬化(LSH)激光冲击硬化是前苏联学者在70年代初提出的。

利用极高功率密度(大于10sw/cm,)激光束冲击(作用时间为10~85数量级甚至更短)工件表面[11],使表层几微米的薄层迅速被加热汽化。

在极短的时间内,金属蒸气由于受到外部介质的限制而在冲击区形成超高压冲击波(最大10GPa左右)。

随着冲击波向基体内的传递,会在表层产生压应力区,并出现某些微观特性的改变,从而改善了金属的机械性能。

Chan使用名义功率为10GW/cm2,脉冲时间为20~40ns的脉冲Q开关的YAG激光器使铸铁、7075和7475铝合金冲击硬化,冲击振幅为5.6GPa.两种铝合金的疲劳寿命均得到提高.其原因是表面存在残余压应力。

文献[12]作者认为,为了得到表面残余压应力,应对热应力的作用和冲击波的作用加以区分。

试验说明,使用吸收涂层后可以得到表面残余压应力.由于只有冲击波透人材料,该区域受张力变形,但受周围材料的约束,被约束的区域就是一个压应力区。

如果热量进人该区域,膨胀将会导致变形,在冷却时将会产生张应力。

激光冲击硬化可以得到与喷丸相近的残余应力水平,但表面损伤更小,且能得到更大的透入深度。

6 激光表面熔覆激光熔覆也称激光包覆,是利用一定功率密度的激光束照射(扫描)被覆金属表层上的外加纯金属或合金[13],使之完全熔化,而基材金属表层微熔,冷凝后在基材表面形成一个低稀释度的包覆层,从而使基材强化的工艺.激光熔覆的熔化主要发生在外加的纯金属或合金中,基材表层微熔的目的是使之与外加金属达封冶金结合,以增强包覆层与基材的结合力,并防止基材元素与包覆元素相互扩散而改变包覆层的成分和性能[13]。

激光熔覆工艺主要有两种:一种是预置涂层法,是用电镀、真空蒸镀、等离子喷涂、火焰喷涂、粘结等方法将要熔覆的金属粉末事先涂覆在基材表面,然后用激光重熔,这种方法可称为激光涂覆;另一种是同步送料法,即在激光照射过程中,将粉末或条、丝状纯金属或合金连续送入熔池内,其中用气体将粉末以一定角度吹入熔池的方法称为激光喷涂。

激光熔覆与合金化类似。

可根据要求在表面性能差的低成本钢上制成耐磨、耐蚀、耐热、耐冲击等各种高性能表面,来代替昂贵的整体高级合金,以节约贵重金属材料。

包覆层组织细小,一般无气孔和空穴。

将硬质TIC颗粒覆于高速钢表面,通过激光包覆处理得到TIC熔化层,然后进行快速淬火。

这样获得的表面包覆有极高硬度HV2100一2700,最高可达HV3100[14]。

高速钢激光包覆的寿命为普通热处理钢的8.4倍[15],最高达11.2倍。

可以预料,这种处理方法将广泛用于加工难切削材料的刀具。

较常采用的激光包覆与基体的组合形式有如下儿种上:不锈钢一软钢;不锈钢-铝;软钢一不锈钢,硬质合金一软钢;硬质合金一黄铜;铁硼一软钢;镍一软钢;铬一钦。

除以上所述外,激光包覆工艺还具有以下独到的优点:可控制稀释度,减少局部加热时的热变形,精确控制零件外形尺寸,可获得良好热结合性和精细淬火组织。

7 激光施袖激光上釉是利用激光束熔化金属表面后再以106℃/s的冷速进行快速淬火和凝固夕使合金元素和碳的扩散受到抑制.这样一来,高温相随着其溶解度极限被保留到室温,得到过饱和固溶体.然后再重新加热进行弥散硬化处理。

此亚稳相的热处理使金属的硬度和强度进一步提高.激光施釉的快速冷却提供了许多有用的冶金结构,如非晶态组织,即金属玻璃。

“施釉”一词即由此而来.激光施釉层常包括非晶层与结晶层,结晶层内主要为枝晶区,内与基体相连,非晶层为表面层。

激光施釉结合火焰喷涂、离子喷涂、离子沉积等沉积技术在控制组织、提高表面抗蚀、耐磨和性能方面日益显示出广阔的应用前景。

冷态工具钢(50CrNi3,X1CrMOV12)、热态工具钢(NICrMoV,X32CrMoV33)和高速钢先进行离子涂WC一Co,然后激光施釉可显著提高硬度。

电子材料、磁性材料和其它一些电气材料用激光施釉后用于检验仪表上极为理想[15]。

8 激光退火激光退火有两类:一类是激光诱导表面熔化,通常称“激光退火”;另一类是用激光束进行局部软化退火。

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