激光熔覆
激光熔覆
原理
激光熔覆技术的原理是，在需处理的零部件表
面预置一层能满足使用要求的特制粉末材料,然 后用高能激光束对涂层进行快速扫描处理,预置
粉末在瞬间熔化并凝固，涂层下基体金属随之
熔化一薄层，二者之间的界面在很窄的区域内
迅速产生分子或原子级的交互扩散,同时形成牢 固的冶金结合。在快速热作用下,基体受热影响 极小,无变形。熔层合金自成体系，其组织致密， 晶粒细化,硬度和强韧性提高,表面性能大大改 善。
质量优势
举例
不锈钢辊颈·激光熔覆
大型曲轴·激光熔覆
汽轮机叶片及转子·激光 熔覆
展望
综上所述，在过去十几年间，激光熔覆 耐磨、耐蚀、抗氧化、热障涂层等研究 取得了巨大进展，某些方面已进人实际 工业应用阶段，但仍然存在许多挑战性 的困难，随着激光熔覆技术的日趋成熟 和完善，因技术的先进性，高效率和经 济性，其工业应用领域将不断扩大，在 表面改性领域具有强大的生命力.
谢谢
激光熔覆技术
主要内容
概述 特点 涂层体系 原理 应用
概述
激光表面涂层技术主要包括激光表面合 金化、激光气相沉积与激光熔覆三个分 支。
激光熔覆技术是指以不同的添加方法在 被熔覆的基体上放置选择的涂层材料经 激光辐照后使之和基体表面熔化，经快 速凝固形成低稀释度的与基体呈冶金结 合的表面涂层。
抗氧化涂层抗高温氧化涂层在火箭发动机的高 温部件上等高科技领域有着广泛的应用前景.激 光熔覆中研究较多的是MCrALY系合金涂层，其 中M代表Ni、Co等过渡族元素
涂层体系
生物涂层Ti基HAP(羟基磷灰石)复合材料 以及含Ca、P的生物玻璃陶瓷涂层是激光 熔覆中刚刚起步的研究方向。生物金属 材料如Ti基合金等虽然具有比强度高、韧 性好、无毒等优良性能，但一般都不具 备生物活性和相容性。
激光熔覆技术的原理和应用
激光熔覆技术的原理和应用激光熔覆技术是一种将一层或多层材料熔化并覆盖在基底材料表面的表面改性技术。
其原理是利用高能量激光束的热效应使材料熔化，并在凝固过程中形成一层新的材料。
激光熔覆技术广泛应用于工业领域，如航空航天、汽车、冶金和电子等领域，以提高材料的性能和延长其使用寿命。
激光熔覆技术的原理是利用激光束的高能量浓度使材料迅速升温并熔化，然后形成一层新的材料。
其主要步骤包括熔化、溶解和凝固三个阶段。
首先，激光束的高能量聚焦在材料表面，使其迅速升温并熔化。
接下来，激光束的移动速度决定了材料的溶解程度和覆盖层的厚度。
最后，在激光束的作用下，熔化的材料迅速凝固形成一层新的材料。
首先，它可以将多种材料熔融在一起，形成覆盖层。
这样可以在基底材料上形成一种新的材料，提高基底材料的性能。
例如，可以将陶瓷和金属熔融在一起，形成具有陶瓷硬度和金属韧性的覆盖层。
其次，激光熔覆技术可以在材料表面形成非常细小的晶粒结构。
这种细小的晶粒结构可以提高材料的硬度和抗磨损性能。
同时，细小的晶粒结构还可以提高材料的强度和耐腐蚀性能。
此外，激光熔覆技术可以在表面形成非常薄的覆盖层。
这种薄的覆盖层不会改变基底材料的尺寸和形状，从而提高工件的精度和形状精度。
同时，薄的覆盖层还可以减小材料的重量，并提高材料的导热性能。
其次，激光熔覆技术可以用于提高材料的性能。
例如，可以在金属表面形成陶瓷覆盖层，从而提高金属的硬度和抗磨损性能。
同时，还可以在材料表面形成耐腐蚀的覆盖层，提高材料的耐腐蚀性能。
另外，激光熔覆技术还可以用于合金化处理。
例如，可以将两种或多种材料熔融在一起，形成具有多种性能的新材料。
这种合金化处理可以使材料具有更高的强度、硬度和耐磨性能。
总之，激光熔覆技术是一种重要的表面改性技术，可以提高材料的性能和延长使用寿命。
它的原理是利用激光束的高能量浓度使材料熔化，并形成一层新材料。
应用领域广泛，包括零件修复和再制造、提高材料性能和合金化处理等。
激光熔覆技术的原理和应用
激光熔覆技术的原理和应用1. 激光熔覆技术的简介激光熔覆技术是一种常用于金属表面改性和复合材料制备的先进加工技术。
它利用高能激光束对工件表面进行局部熔化，使金属或合金液态化并与基材相互混合，形成一层高质量的涂层。
激光熔覆技术具有熔化速度快、固化快、热影响区小、涂层与基材结合强等优点，因而在航空航天、汽车制造、能源装备等领域得到广泛应用。
2. 激光熔覆技术的原理激光熔覆技术的实质是利用高能激光束对工件表面进行局部加热，使其达到熔点，然后进行快速冷却，使其凝固成为一层均匀致密的涂层。
其原理主要包括以下几个方面：2.1 激光加热高能激光束在与工件表面接触时，光能转化为热能，使工件局部区域温度升高。
激光加热具有高度集中的特点，可以实现对工件表面的高温局部加热，而对其他区域几乎没有热影响。
2.2 金属熔化通过激光加热，金属或合金在达到熔点的条件下发生熔化。
激光熔化的特点是熔池温度高、熔池容积小、凝固速度快。
这使得熔化的金属能够在非常短的时间内冷却并固化，形成一层均匀致密的涂层。
2.3 冷却和凝固金属熔池在短时间内冷却并凝固形成固体涂层。
冷却速度的快慢直接影响涂层的组织结构和性能。
激光熔覆技术的快速冷却速度可以避免大晶粒的形成，并在晶界处形成细小的析出相，提高涂层的强度和硬度。
3. 激光熔覆技术的应用激光熔覆技术在多个领域有着广泛的应用，下面列举了其中一些典型的应用：3.1 表面修复和修饰通过激光熔覆技术可以对损坏的金属零件进行修复和修饰。
激光熔覆可以填充表面缺陷、修复裂纹，提高零件的使用寿命和性能。
3.2 硬质合金涂层制备激光熔覆技术可以在金属基材表面涂覆硬质合金材料，提高金属零件的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性。
硬质合金涂层广泛应用于机械零件、切削工具等领域。
3.3 功能性涂层制备通过激光熔覆技术可以在金属基材表面制备各种功能性涂层，如热障涂层、阻尼涂层、导电涂层等。
这些涂层可以为金属零件赋予新的性能和功能，拓展其应用范围。
激光熔覆范文
激光熔覆范文激光熔覆激光熔覆是一种先进的金属加工技术，是将金属粉末或线材喷射到工件表面，并通过激光束的熔化和固化，实现对工件表面的覆盖。
激光熔覆技术具有以下优点：1.高精度：激光束的高能量密度使得能够精确控制熔覆区域，使得覆盖层的厚度和尺寸都可以高度精确控制。
2.快速成材：激光熔覆技术的熔化速度非常快，可以实现极高的熔化效率，从而大大提高了加工效率。
3.低热影响区：激光熔覆过程中，热源非常集中，大部分热量都集中在熔覆区域内，因此热影响扩散很小，只有局部区域受热，可以有效降低工件变形的风险。
4.多材料兼容：激光熔覆技术可以采用各种金属粉末或线材进行熔覆，因此可以实现多种材料的冶金反应，例如不相容金属的熔覆。
5.材料节约：激光熔覆技术将金属材料以粉末或线材的形式喷射到工件表面，与传统的加工方法相比，可以大大节约材料的使用。
激光熔覆技术在以下领域有广泛的应用：1.修复和修补：激光熔覆可以用于修复和修补零件表面的损坏或磨损，例如汽车发动机缸盖、轴承等。
2.耐磨涂层：激光熔覆可以在工件表面形成一层耐磨涂层，提高工件的耐磨性能，延长使用寿命，例如刀具、模具等。
3.腐蚀防护层：激光熔覆可以在金属表面形成一层抗腐蚀涂层，提高金属的抗腐蚀性能，延长使用寿命，例如船舶、石油设备等。
4.功能性涂层：激光熔覆可以将特殊功能材料覆盖到工件表面，例如导热涂层、导电涂层等，以实现特定的工作要求。
激光熔覆技术尽管有很多优点，但也存在一些挑战和限制：1.材料选择：激光熔覆技术的材料选择范围相对较窄，目前应用较多的是金属材料，如钛合金、不锈钢等，而对于一些非金属材料的应用较少。
2.设备复杂：激光熔覆设备需要较高的技术要求，设备较为复杂，需要配备激光器、粉末喷射系统、熔覆枪等设备，投资较高。
3.熔覆质量控制：由于激光熔覆过程中涉及到多个因素的相互作用，如激光功率、扫描速度、粉末喷射量等，因此熔覆质量的控制会比较困难。
4.尺寸限制：激光熔覆技术通常适用于小尺寸工件的表面修复和涂覆，对于大尺寸工件的处理相对困难。
机械制造激光熔覆技术
机械制造激光熔覆技术激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，广泛应用于机械制造领域。
它通过激光束的照射与金属基体之间的化学反应，使金属材料熔化并与基体表面发生冶炼，从而在工件表面形成坚固耐磨的涂层。
本文将从激光熔覆技术的原理、应用以及未来发展等方面进行探讨。
一、激光熔覆技术的原理激光熔覆技术是利用高能量密度的激光束对工件表面进行熔化处理，通过熔化的金属材料与基体的冶炼反应，使其粘附于工件表面形成一层坚固的涂层。
激光束的高能量密度使得工件表面温度迅速升高，达到熔点以上，而激光束的高向心性能降低了能量散失，从而实现了高效的熔化和冶炼过程。
二、激光熔覆技术的应用1. 抗磨涂层制备激光熔覆技术在制备抗磨涂层方面具有独特的优势。
通过选择不同种类的熔覆材料，可以制备出具有不同性能特点的涂层，如高硬度、低摩擦系数的涂层，具有良好的抗磨损性能，能够显著延长零部件的使用寿命。
2. 高温耐蚀涂层制备激光熔覆技术还可以制备高温耐蚀涂层，提高工件在高温、腐蚀环境下的使用寿命。
这种涂层具有良好的防氧化性能和耐蚀性能，可以有效防止工件表面的氧化和腐蚀损坏，提高工件的稳定性和可靠性。
3. 修复和再制造激光熔覆技术还可以用于工件修复和再制造领域。
通过在受损部位进行局部熔覆修复，可以恢复工件原有的形状和性能，减少资源浪费；而通过再制造，可以将废旧零部件重新加工熔覆，使其具备新的使用价值，节约资源并减轻环境污染。
三、激光熔覆技术的未来发展1. 材料选择与研发目前激光熔覆技术主要应用于金属材料，未来有望扩展到其他材料的熔覆领域，如陶瓷材料和复合材料。
这将为制造业带来更多的应用领域和发展机会。
2. 改善熔覆质量尽管激光熔覆技术已经在制造业得到了广泛应用，但仍存在一些局限性，如熔覆层与基体间的结合强度、涂层内部的裂纹等。
未来的研究应该致力于改善熔覆质量，提高涂层的性能稳定性，以满足更高的工业需求。
3. 激光熔覆设备研发激光熔覆技术的发展也离不开设备的支撑。
激光熔覆 激光淬火
激光熔覆激光淬火
激光熔覆和激光淬火都是金属表面处理技术中常见的方法，它们在提高材料表面性能方面具有重要作用。
首先，让我们来谈谈激光熔覆。
激光熔覆是一种通过高能密度激光束瞬间熔化金属表面，然后在凝固过程中形成涂层的表面处理方法。
这种方法可以在基体材料表面形成具有优异性能的涂层，如耐磨、耐蚀、高温等特性。
激光熔覆的优点包括熔覆层与基体材料结合强度高、熔覆层成分可调、熔覆过程对基体影响小等。
接下来是激光淬火。
激光淬火是利用激光束对金属表面进行快速加热和冷却，以达到提高材料表面硬度和强度的目的。
激光淬火的优点在于可以实现局部淬火，避免了整体淬火可能导致的变形和裂纹问题，同时可以在保持材料核心韧性的情况下提高表面硬度。
从工艺原理来看，激光熔覆注重在金属表面形成一层具有特定性能的涂层，而激光淬火则是通过快速冷却改变金属的组织结构来提高表面硬度。
两种方法都可以显著提高金属材料的表面性能，但选择哪种方法取决于具体的应用场景和要求。
总的来说，激光熔覆和激光淬火都是重要的金属表面处理技术，它们在提高材料表面硬度、耐磨性、耐蚀性等方面发挥着重要作用，对于提高材料的使用寿命和性能具有重要意义。
激光熔覆
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。
2024年激光熔覆市场前景分析
2024年激光熔覆市场前景分析激光熔覆是一种先进的表面处理技术，通过使用激光束将金属粉末熔化并覆盖在基材表面上，从而在不改变基材性质的同时增加材料的耐磨、耐蚀和耐高温等性能。
随着制造业的不断发展和对高性能材料需求的增加，激光熔覆技术在各个行业中的应用前景广阔。
市场需求驱动因素1.高性能材料需求增加：随着科技的进步和工业自动化的推进，对高性能材料的需求不断增加，激光熔覆技术能够满足制造业对高质量材料的需求。
2.节能减排政策的推动：全球范围内的环保压力不断增加，各国都出台了一系列的节能减排政策。
激光熔覆技术相比传统热处理技术更加节能环保，符合绿色制造的发展趋势。
3.先进制造业的发展：激光熔覆技术在航空航天、汽车制造、电子设备等领域具有广泛的应用前景。
随着先进制造业的不断发展，对激光熔覆技术的需求将持续增长。
市场前景分析1.航空航天领域: 航空航天领域对材料的性能和质量要求非常高，激光熔覆技术可以提供高性能材料，并且能够实现复杂形状零件的加工。
激光熔覆技术在航空航天领域的应用前景广阔。
2.汽车制造业：汽车制造业对材料的强度、耐磨和耐蚀性能有着严格的要求。
激光熔覆技术可以提供高性能材料，并且能够实现局部修复和修饰，延长汽车零部件的使用寿命。
3.电子设备制造业：电子设备制造业对材料的导热性能、电磁性能和耐腐蚀性能有着高要求，激光熔覆技术可以实现高精度加工，并且能够实现局部修复和修饰，满足电子设备制造业对高性能材料的需求。
4.石油化工行业：石油化工行业对材料的耐腐蚀性能要求非常严格，激光熔覆技术可以提供高性能耐腐蚀材料，并且能够实现复杂形状零件的加工，满足石油化工行业对高性能材料的需求。
挑战与未来发展趋势尽管激光熔覆技术在各个行业中具有广阔的应用前景，但也面临着一些挑战。
1.设备成本较高：激光熔覆设备的价格相对较高，这对于中小型企业来说可能是一个不小的负担，限制了技术的推广应用。
2.技术标准有待统一：激光熔覆技术目前尚缺乏统一的技术标准，这导致不同厂商的设备和材料之间存在差异，限制了技术的应用范围。
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陈德强 2014.11.13
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。
F Substrate
b
h
Coating 30 mm
• 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
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
(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 CK Al K Ti K 总量
重量 百分比 12.29 14.02 73.69 100.00
原子 百分比 33.20 16.87 49.93
• 3.性能测试
• • • • 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
• 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
• 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
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)
• 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)
• 2.组织分析
• 宏观：
• 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。
• 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
• 微动磨损：
P
Coating
Stroke
Substrate
Load (N) 20
Frequency (Hz) 10
Stroke (μm) 600
Tempeature (℃) 25/400
Time (min) 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
Байду номын сангаас
3.3 抗氧化性能
谢谢！
Load
Block-like Specimen
Coating
Load (N) 49/98
Velocity(mm/s) Tempeature (℃) 150/300 25/400
Time (min) 60
磨损失重、摩擦系数
Specimens Composite I Composite II W18Cr4V Wear mass loss (mg) 3.2 10.2 33.5 Mass loss of counterpart (mg) 37.3 99.9 71.1