激光熔覆PPT课件
激光熔覆_图文讲解
一、激光熔覆的原理激光溶覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基体所缺少的高性能。
能充分发挥二者的优势，克服彼此的不足。
可以根据工件的工况要求，熔覆各种（设计）成分的金属或非金属，制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。
通过激光熔覆，可在低熔点材料上熔覆一层高熔点的合金，亦可使非相变材料（AI 、Cu 、Ni 等）和非金属材料的表面得到强化。
在工件表面制备覆层以改善表面性能的方法很多，在工业中应用较多的是堆焊、热喷涂和等离子喷焊等，与上述表面强化技术相比，激光熔覆具有下述优点：（1 ）熔覆层晶粒细小，结构致密，因而硬度一般较高，耐磨、耐蚀等性能亦更为优异。
（2 ）熔覆层稀释率低，由于激光作用时间短，基材的熔化量小，对熔覆层的冲淡率低（一般仅为 5％-8%），因此可在熔覆层较薄的情况下，获得所要求的成分与性能，节约昂贵的覆层材料。
（3 ）激光熔覆热影响区小，工件变形小，熔覆成品率高。
（4 ）激光熔覆过程易实现自动化生产，覆层质量稳定，如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节，这在其他工艺中是难以实现的。
由于激光熔覆的上述优点，它在航空、航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景，已成为当今材料领域研究和开发的热点。
激光熔覆技术应用过程中的关键问题之一是熔覆层的开裂问题，尤其是大工件的熔覆层，裂缝几乎难以避免，为此，研究者们除了改进设备，探索合适工艺，还在研制适合激光熔覆工艺特点的熔覆用合金粉末和其他熔覆材料。
二、激光熔覆工艺方法激光熔覆工艺方法有两种类型：1、二步法（预置法）该法是在激光熔覆处理前，先将熔覆材料置于工作表面，然后采用激光将其熔化，冷凝后形成熔覆层。
预置熔覆材料的方式包括：（1 ）预置涂覆层：通常是应用手工涂敷，最为经济、方便、它是用粘结剂将熔覆用粉末调成糊状置于工件表面，干燥后再进行激光熔覆处理。
激光熔覆_图文讲解
一、激光熔覆的原理激光溶覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基体所缺少的高性能。
能充分发挥二者的优势，克服彼此的不足。
可以根据工件的工况要求，熔覆各种（设计）成分的金属或非金属，制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。
通过激光熔覆，可在低熔点材料上熔覆一层高熔点的合金，亦可使非相变材料（AI 、Cu 、Ni 等）和非金属材料的表面得到强化。
在工件表面制备覆层以改善表面性能的方法很多，在工业中应用较多的是堆焊、热喷涂和等离子喷焊等，与上述表面强化技术相比，激光熔覆具有下述优点：（1 ）熔覆层晶粒细小，结构致密，因而硬度一般较高，耐磨、耐蚀等性能亦更为优异。
（2 ）熔覆层稀释率低，由于激光作用时间短，基材的熔化量小，对熔覆层的冲淡率低（一般仅为 5％-8%），因此可在熔覆层较薄的情况下，获得所要求的成分与性能，节约昂贵的覆层材料。
（3 ）激光熔覆热影响区小，工件变形小，熔覆成品率高。
（4 ）激光熔覆过程易实现自动化生产，覆层质量稳定，如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节，这在其他工艺中是难以实现的。
由于激光熔覆的上述优点，它在航空、航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景，已成为当今材料领域研究和开发的热点。
激光熔覆技术应用过程中的关键问题之一是熔覆层的开裂问题，尤其是大工件的熔覆层，裂缝几乎难以避免，为此，研究者们除了改进设备，探索合适工艺，还在研制适合激光熔覆工艺特点的熔覆用合金粉末和其他熔覆材料。
二、激光熔覆工艺方法激光熔覆工艺方法有两种类型：1、二步法（预置法）该法是在激光熔覆处理前，先将熔覆材料置于工作表面，然后采用激光将其熔化，冷凝后形成熔覆层。
预置熔覆材料的方式包括：（1 ）预置涂覆层：通常是应用手工涂敷，最为经济、方便、它是用粘结剂将熔覆用粉末调成糊状置于工件表面，干燥后再进行激光熔覆处理。
激光熔覆课件
稀释效应是指由于基体材料的熔化，使得熔覆层的成分和组织发生变化的现象。稀释效应对熔覆层的性能有重要 影响。
熔覆层组织与性能
组织
激光熔覆层的组织主要由熔化的基体材料和熔覆材料组成，其组织结构取决于熔覆工艺 参数和熔覆材料成分。
性能
激光熔覆层的性能主要取决于其成分、组织和热处理状态。常见的性能指标包括硬度、 耐磨性、耐腐蚀性和高温性能等。
激光熔覆技术用于修复受损的模具钢，通过 熔覆高熔点合金粉末，使模具表面获得优良 的耐磨、耐热和耐腐蚀性能，显著提高了模 具的使用寿命。
案例二：激光熔覆制备耐磨涂层
总结词
高耐磨性，延长设备寿命
详细描述
利用激光熔覆技术在设备表面制备耐磨涂层，如合金 钢、不锈钢等材料表面熔覆硬质合金粉末，显著提高 了设备的耐磨性能，延长了设备使用寿命。
熔覆层与基体结合强度
影响因素
影响熔覆层与基体结合强度的因素主要 包括基体表面的处理状态、熔覆材料的 成分和熔覆工艺参数等。
VS
结合强度
结合强度是指熔覆层与基体材料之间的粘 附力，是评价激光熔覆层质量的重要指标 之一。
06
激光熔覆案例分析
案例一：激光熔覆修复模具钢
总结词
修复效果好，提高使用寿命
详细描述
粉末或丝材的粒度和纯度对熔覆层的组织和性能有重要影响，需要 选用合适粒度和纯度的粉末或丝材。
粉末或丝材的流量与稳定性
粉末或丝材的流量和稳定性对熔覆层的厚度和均匀性有重要影响， 需要保证粉末或丝材的稳定供给。
加工头与光路系统
加工头的结构与功能
加工头的冷却与保护
加工头是实现激光熔覆加工的核心部 件，其结构与功能对熔覆层的表面质 量和加工效率有重要影响。
激光熔覆课件
激光熔覆课件激光熔覆课件激光熔覆是一种先进的表面处理技术，它利用激光束将金属粉末熔化并喷射到工件表面，形成一层坚固的涂层。
这种技术可以改善工件的表面性能，增加其耐磨、耐腐蚀和耐高温等特性。
在工业制造领域，激光熔覆已经得到广泛应用，并且在课堂中也成为了热门的教学内容。
一、激光熔覆的原理和过程激光熔覆的原理是利用激光束的高能量密度，使金属粉末在瞬间熔化并喷射到工件表面。
首先，激光束通过聚焦透镜聚焦到金属粉末上，使其迅速升温并熔化。
然后，熔化的金属粉末通过气体喷嘴喷射到工件表面，形成一层均匀且致密的涂层。
激光熔覆过程中，激光束的功率、扫描速度和喷粉量等参数需要精确控制，以保证涂层的质量和性能。
二、激光熔覆的应用领域激光熔覆技术具有广泛的应用领域。
首先，在航空航天领域，激光熔覆可以用于修复和加固飞机发动机叶片、涡轮叶片等高温部件，提高其使用寿命和可靠性。
其次，在汽车制造领域，激光熔覆可以用于制造高强度和耐磨的汽车发动机缸体、传动轴等零部件，提高汽车的性能和使用寿命。
此外，激光熔覆还可以应用于石油化工、电力、冶金等行业，用于修复和加固各种设备和零部件。
三、激光熔覆课件的设计与应用为了更好地教授激光熔覆技术，设计一份优质的激光熔覆课件非常重要。
首先，课件应该包含激光熔覆的原理和过程，以便学生了解其基本工作原理和操作流程。
其次，课件还应该包含激光熔覆的设备和工艺参数的介绍，以便学生了解如何选择适当的设备和参数进行操作。
此外，课件还可以包含一些实际案例和应用示例，以便学生了解激光熔覆在不同行业的应用情况。
在课堂上，激光熔覆课件可以通过多媒体投影仪展示，让学生直观地了解激光熔覆的过程和效果。
同时，教师可以结合实际案例和应用示例，引导学生进行讨论和思考，培养他们的创新思维和问题解决能力。
此外，教师还可以组织学生进行实验和实践操作，让他们亲身体验激光熔覆技术的魅力。
总之，激光熔覆是一项先进的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
激光焊接熔覆PPT-
在300 ℃的条件下，平均摩擦因 数相对250 ℃有所增加，这是因为 亚 共 析 钢 低 温 回 火 温 度 是 150 ～ 300℃，钢材第一类回火脆性温度 在250～400℃之间，由于40Cr含有 Si、Mn、Cr 等元素,第一类脆性温 度将提高，在300 ℃回火时，常常 使脆性变大，硬度相应降低,摩擦 因数相应有所增加。
应用前景
铁基合金材料具有较高的耐磨、耐 蚀性能,组分与碳钢铸铁接近，与 基体具有良好的相容性，且成本低 廉。
针对我国目前钢材的应用现状，开 发铁基合金的激光熔覆具有重要的 研究意义和经济价值。
举例证明
用自行研制的铁基合金粉末作为熔覆 层材料，以40Cr 合金钢为基体，采用 Nd : YAG脉冲激光预置熔覆法，在40Cr 合金钢表面制备Fe基涂层；探讨在干 摩擦条件下，激光熔覆层的高温摩擦 磨损性能，并对熔覆层的微观组织形 貌、磨损机理进行了研究。
讨论与分析
激光熔覆是一种快速熔化、急速冷却凝 固的冶金过程。以铁基合金粉末为熔覆材 料的激光熔覆层显微组织特征是以细小的 共晶莱氏体为基底,上面分布着先共晶渗碳 体,是典型的快速凝固组织,其强化层中不仅 含有大量的合金渗碳体,而且还有马氏体、 残余奥氏体和原位析出的颗粒[11212 ]，见 图6 。在磨损过程中,合金渗碳体、马氏体 以及原位析出的高硬度颗粒起到支撑的作 用。
磨痕显微组织形貌
由图3可以看到,在干摩擦条件下,磨损1 h 以后的熔 覆层表面出现剥离的断面,较宽的犁沟,这是由于干 摩擦表面温度较高, 产生很大的应力, 造成裂纹扩展, 出现一些微裂纹和一些撕裂凹坑。另外组织残存一 些碳化物, 在摩擦力作用下, 一些碳化物脱落而形成 大量凹坑。干摩擦条件下的磨损机理主要以微切削 为主,伴有粘着磨损。
激光熔覆金相试样制备讲解课件
激光熔覆技术的原理
当高能激光束照射到材料表面时，光能迅速转化为热能，使 材料表面迅速熔化。同时，熔化的材料与基体材料之间发生 相互作用，形成一层具有特殊性能的熔覆层。
在熔覆过程中，激光束的能量密度、扫描速度、光斑尺寸等 参数对熔覆层的组织和性能有重要影响。
热处理工艺优化
研究热处理工艺对显微组 织结构的影响，通过合理 的热处理制度，改善组织 结构。
熔覆材料选择
选用具有优异性能的熔覆 材料，为优化显微组织结 构提供基础。
发展新型的激光熔覆金相试样制备技术
1 2
多层熔覆技术
研究多层激光熔覆技术，实现复杂结构试样的制 备。
复合熔覆技术
结合其他表面处理技术，如喷涂、电镀等，提高 熔覆层的布和抛光膏将 材料表面抛光至镜面，
以便观察显微组织。
蚀刻
使用蚀刻剂将材料表面 部分蚀刻，以突出显微
组织特征。
金相试样制备的质量控制
01
确保金相试样的尺寸和 形状符合标准要求。
02
控制磨削和抛光过程中 的温度和压力，避免材 料表面产生热损伤或变 形。
03
使用高品质的抛光布和 抛光膏，确保表面质量 。
激光熔覆金相试样的制备工艺
激光熔覆工艺参数
激光功率、扫描速度、光斑大小等参 数对熔覆层的形貌、成分和结构有显 著影响，需根据实际情况进行调整。
冷却方式
熔覆层的冷却速度对组织结构和相组 成有重要影响，需采取适当的冷却方 式以获得理想的组织结构。
激光熔覆金相试样的后处理
01
02
03
研磨与抛光
熔覆层表面可能存在不平 整或杂质，需要进行研磨 和抛光处理以获得光滑表 面。
激光熔覆图文讲解
激光熔覆-图文讲解————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:一、激光熔覆的原理激光溶覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料, 以弥补基体所缺少的高性能。
能充分发挥二者的优势, 克服彼此的不足。
可以根据工件的工况要求，熔覆各种 (设计) 成分的金属或非金属，制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。
通过激光熔覆，可在低熔点材料上熔覆一层高熔点的合金，亦可使非相变材料(AI 、Cu 、Nｉ等) 和非金属材料的表面得到强化。
在工件表面制备覆层以改善表面性能的方法很多, 在工业中应用较多的是堆焊、热喷涂和等离子喷焊等，与上述表面强化技术相比, 激光熔覆具有下述优点:(1 ）熔覆层晶粒细小, 结构致密，因而硬度一般较高, 耐磨、耐蚀等性能亦更为优异。
(2 ）熔覆层稀释率低, 由于激光作用时间短，基材的熔化量小，对熔覆层的冲淡率低（一般仅为５％-8%) ，因此可在熔覆层较薄的情况下, 获得所要求的成分与性能，节约昂贵的覆层材料。
(3 ) 激光熔覆热影响区小，工件变形小, 熔覆成品率高。
(4 ) 激光熔覆过程易实现自动化生产，覆层质量稳定, 如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节，这在其他工艺中是难以实现的。
由于激光熔覆的上述优点, 它在航空、航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景，已成为当今材料领域研究和开发的热点。
ﻫﻫ激光熔覆技术应用过程中的关键问题之一是熔覆层的开裂问题,尤其是大工件的熔覆层, 裂缝几乎难以避免, 为此，研究者们除了改进设备, 探索合适工艺，还在研制适合激光熔覆工艺特点的熔覆用合金粉末和其他熔覆材料。
二、激光熔覆工艺方法激光熔覆工艺方法有两种类型：ﻫﻫ１、二步法（预置法）该法是在激光熔覆处理前, 先将熔覆材料置于工作表面，然后采用激光将其熔化，冷凝后形成熔覆层。
(2021)激光熔覆技术正式版PPT资料
左下方为激光熔覆层
上方为热喷涂层
激光熔覆和热喷涂金相组织图
激光熔覆-热喷涂
对于高强度材料，激光熔覆层与基体之间的结合强度是基体抗拉强度的90%， 对于强度较低的材料，熔覆层与基体之间的抗拉强度不低于基体抗拉强度
热喷涂涂层与基体之间的抗拉强度低于50N/mm²，一般情况下为20~30 N/mm²，所以热喷涂不适用于冲击和重载磨损的使用环境。
激光熔覆技术特点
• 激光加工过程中基体温升不超过 80℃,激光加工后热变形小。因此 适合强化或者修复一些高精度零件 或者对变形要求严格的零件。
• 激光熔覆技术可控性好，易实现自 动化控制，可以对几何形状复杂的 产品零部件进行修复，如涡轮动力 叶片等。
• 熔覆层与基体均无粗大的铸造组织, 熔覆层及其界面组织致密， 晶体 细小，无孔洞、夹杂、裂纹等缺陷， 金相组织如图 2 所示。
激光熔覆技术特点
• 激光熔覆复合层由底层、中间层 以及面层各具特点的梯度功能材 料组成（图 3），底层具有与基 体浸润性好、结合强度高等特点； 中间层具有一定强度和硬度、抗 裂性好等优点；面层具有抗冲刷、 耐磨损和耐腐蚀等性能，使修复 后的设备在安全和使用性能上更 加有保障。
• 激光熔覆技术可以任意仿形修复 和制造零件，熔覆层厚度可以按 需要达到预定的几何尺寸要求。
激光熔覆技术简介
上海炬辰激光技术有限公司
激光熔覆技术简介
l激光熔覆技术也叫做激光再制造技术、激光修复技术。
l激光熔覆技术是一种利用高能激光和纳米材料对各类零件进行合金强化 处理的新兴技术，处理后能够显著提高其表面硬度和耐磨性，延长零件 使用寿命，提高作业率，达到增产降耗的目的。
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-
3
二、实验方法
• 1.激光熔覆涂层制备：
• 粉末成分配比：预期性能(耐磨TiC、Cr7C3、
Ti5Si3，耐蚀Cr3Si，抗氧化Al2O3、SiC)、合金相 图(基材+合金粉末)
-
4
• 加工工艺参数：激光功率、光斑直径、扫描速
度、送粉速度(粉末预置厚度)、搭接率(多道熔覆)
-
5
• 2.组织分析
Wear mass loss (mg) 3.2 10.2 33.5
Mass loss of counterpart (mg) 37.3 99.9 71.1
-
17
-
18
• 微动磨损：
P
Stroke
Coating Substrate
Load (N) 20
Frequency (Hz) Stroke (μm) Tempeature (℃) Time (min)
10
600
25/400
20
-
19
-
20
3.2 耐蚀性能 • 电化学：阳极极化曲线、交流阻抗谱 • 浸泡：
Corrosion Solution
Sample s
-
21
-
22
3.3 抗氧化性能
-
23
谢谢！
-
24
激光熔覆
陈德强 2014.11.13
-
1
一、背景介绍
• 磨损、腐蚀等起源于表面。 • 采用表面改性技术在金属材料表面制备各种功能
涂层，耐磨、耐蚀、抗氧化等，内部保持原有金 属材料的性质(低价、性能)的同时提高了材料表 面的特殊性能。 • 常用表面改性方法:电镀、PVD(物理气相沉积)、 CVD(化学气相沉积)、渗碳、渗氮、离子注入、 激光淬火、激光重熔、激光熔覆、等离子熔覆、 等离子喷涂、超音速火焰喷涂等等。
Load
Block-like Specimen
Coating
Load (N) Velocity(mm/s) Tempeature (℃) Time (min)
49/9-
16
磨损失重、摩擦系数
Specimens Composite I Composite II W18Cr4V
F
Substrate
b
h
Coating
30 mm
-
13
-
14
• 断裂韧性：纳米压痕（定性、粗略分析）、原
位拉伸，得出涂层的断裂韧性，分析断裂特征
-
15
3.2 磨损性能
• 滑动磨损：环快式(block-on-wheel)，盘块式
(block-on-disc)，销盘式(pin-on-disc)
Rotating Mating-disc
• 力学：显微硬度、结合强度、断裂韧性 • 耐磨：滑动磨损、微动磨损、滚动磨损 • 耐蚀：电化学、浸泡、盐雾 • 抗氧化：重量法、容量法、压力法、电阻法
-
11
• 3.1 力学性能
• 显微硬度：显微硬度计测量，得出涂层显微硬
度沿深度方向分布情况
-
12
• 结合强度：三点弯曲实验、划痕实验，得出涂
层与基材结合强度，计算涂层弹性模量
-
6
-
7
-
8
(a)
元素
CK Ti K 总量
重量 百分比 17.94 82.06 100.00
原子 百分比 46.57
53.43
(b)
元素 重量
原子
百分比 百分比
C K 12.29
33.20
Al K 14.02
16.87
Ti K 73.69
49.93
总量 100.00
-
9
-
10
• 3.性能测试
• 宏观：
• 肉眼：观察涂层质量 • 光学显微镜(OM)：观察涂层各相宏观分布
• 微观：
• X射线衍射仪(XRD)：定性分析涂层相组成 • 扫描电镜(SEM)：分析涂层各相微观组织形貌 • 元素能谱分析(EDS)：分析涂层各组成相的元素成
分含量，结合XRD确定各相 • 透射电镜(TEM)：分析超细相或SEM不能确定的相
-
2
• 激光熔覆：激光熔覆技术兴起于上世纪八十年
代，亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面 改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并 利用高能密度的激光束使之与基材表面一起熔凝 的方法，在基材表面形成与其为冶金结合、具有 成分与性能完全不同的合金涂层，从而可以在低 成本基材上制成高性能表面，代替大量的高级合 金以节约贵重、稀有金属材料，降低成本和能源 消耗。