浅谈激光表面熔覆技术PPT课件
浅谈激光表面熔覆技术
激光表面熔覆技术用于制备高强度、耐磨、耐腐蚀的金属材料。 通过激光熔覆技术制备出具有优异性能的非金属材料如陶瓷、玻璃等。 激光表面熔覆技术应用于制备复合材料实现多种材料的结合提高材料的综合性能。 激光表面熔覆技术制备的材料在航空航天、汽车、能源等领域得到广泛应用。
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汇报人：
CONTENTS
PRT ONE
PRT TWO
激光表面熔覆技 术是一种利用高 能激光束将合金 粉末熔覆在基材 表面形成具有优 异性能的涂层的 工艺方法。
激光表面熔覆技术 通过快速熔化和凝 固过程使合金粉末 与基材表面形成冶 金结合具有较高的 结合强度和耐腐蚀 性。
激光表面熔覆技术 可以应用于各种金 属材料和复合材料 的表面改性提高材 料的耐磨性、耐腐 蚀性和高温性能等 方面的性能。
汇报人：
在汽车制造领域激光表面熔覆技术可以用于发动机缸体、曲轴等关键部件的表面强化提高其 耐磨性和耐久性。
激光表面熔覆技术在金属表面修复方面的应用能够快速、高效地修复损坏的零件提高其使用 寿命。
通过激光表面熔覆技术可以在零件表面添加耐磨、耐腐蚀等性能提高其表面质量延长使用寿 命。
在汽车制造领域激光表面熔覆技术可用于发动机缸体、曲轴等关键零件的表面强化提高其耐 磨性和耐久性。
促进工业创新：激光表面熔覆技术的出现为工业制造提供了新的解决方案有助于推动工业创 新。
提升产品质量：激光表面熔覆技术能够实现高精度、高质量的表面熔覆高能源利用效率促进能源转 型
推动相关产业的发展创造更多 就业机会
提升社会经济效益促进社会可 持续发展
送粉速度：控制熔覆层的填充 程度和高度
激光熔覆PPT课件
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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)
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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)
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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
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• 微动磨损：
P
Stroke
Coating Substrate
Load (N) 20
Frequency (Hz) Stroke (μm) Tempeature (℃) Time (min)
10
600
25/400
20
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19
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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
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3.3 抗氧化性能
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谢谢！
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激光熔覆
陈德强 2014.11.13
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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。
激光焊接熔覆PPT-2
图1 是干摩擦条件下,不同温度的摩擦因数 的曲线。由图可以看出,随着实验温度的升 高,两组曲线的平均摩擦力都呈逐渐降低的 趋势。在100～200 ℃的条件下,磨损比较 剧烈,摩擦因数值较高,基体和熔覆层的平均 摩擦因数相当。随着温度的升高,磨损强度 减 弱, 变化 幅度比 较小 。 随着实 验温度 在 300～400 ℃范围内逐渐升高,摩擦过程趋 于平稳,平均摩擦因数逐渐降低,且降低幅度 大。此时熔覆层的平均摩擦因数较基体低, 磨损性能得到改善。
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。
实验材料与方法
基体材料为40Cr 钢,加工成直径50 mm、高10 mm 的圆 盘,对磨材料为GCr15 钢珠,激光熔覆材料采用自行研制 的铁基合金粉末,粉末尺寸在74～100μm 之间。 采用LWS230系列脉冲Nd：YAG激光修复机,通过预置粉 末法，多道搭接制备大面积熔覆层，激光熔覆工艺参数 见表1。并对熔覆层表面进行精磨、抛光，酒精、丙酮 混合溶液清洗处理,供磨损实验用。试样制作成标准金 相镶嵌试样,用体积分数为5 %硝酸酒精溶液浸蚀,用 HV21000 型显微硬度仪，在1.96 N 的实验力载荷、15s 的加载时间的测试条件下测定基体和熔覆层结合部分硬 度，并通过SEM 观察高温条件下磨痕显微组织形貌。
激光熔覆稀释率的概念讲解课件
稀释率对熔覆层韧性和抗裂性的影响
总结词
稀释率对熔覆层的韧性和抗裂性具有重要影响。随着稀释率的增加，熔覆层的韧性和抗 裂性通常会提高。
详细描述
稀释率的增加意味着基材的加入，基材的韧性通常较好。因此，通过增加基材的含量， 可以提高整个熔覆层的韧性和抗裂性。此外，适当的稀释率还有助于减少热应力和残余
应力，从而降低开裂的风险。
性。
复合材料是由两种或两种以上材料组成的新型 材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
在制备复合材料时，稀释率会影响增强相的分布 和基体金属的组织结构，进而影响复合材料的性 能。
06
结论
激光熔覆稀释率的重要性和应用前景
激光熔覆稀释率是激光熔覆技术中的重要参数，它决定了熔覆层的成分、组织和性 能。
激光熔覆稀释率越高，熔覆层的成分与基体越接近，组织也更加均匀，性能也更加 优异。
送粉速率的影响
总结词
送粉速率越高，稀释率越高
详细描述
送粉速率决定了熔覆层中粉末材料的添加量。送粉速率越高，粉末在熔池中的填充程度越高，与基材 的混合程度增加，导致基材的熔化量增加，从而提高了稀释率。
基材预热温度的影响
总结词
基材预热温度越高，稀释率越高
详细描述
基材预热温度能够影响材料的热物理性质和熔点。预热温度 越高，基材的熔点降低，更容易熔化。同时，预热能够减小 热影响区的范围，使熔化区域更加集中，从而提高稀释率。
05
激光熔覆稀释率的实际应用案例
稀释率在表面强化中的应用
表面强化是提高金属材料表面硬度和 耐磨性的重要手段，激光熔覆技术是 其中的一种。
在表面强化中，稀释率的大小决定了 熔覆层的成分和组织结构，进而影响 其性能。
稀释率是影响激光熔覆表面强化效果 的关键因素之一，通过控制稀释率可 以获得良好的表面强化效果。
激光熔覆稀释率的测算讲解课件
能源领域
激光熔覆技术可以用于制 造高效、耐腐蚀、耐磨的 能源设备，如燃气轮机、 核反应堆等。
激光熔覆技术的发展趋势
01
激光熔覆技术的发展趋势主要包 括提高熔覆效率、降低稀释率、 提高熔覆层的致密度和减少裂纹等。
02
目前的研究主要集中在开发新的 熔覆材料和工艺，以及优化设备 参数等方面。
02
激光熔覆稀释率的基本概念
基体材料对稀释率的影响
总结词
基体材料对激光熔覆稀释率具有一定影响。
VS
详细描述
基体材料的成分、热导率、比热容等都会 影响激光能量在基体和粉末之间的分配， 从而影响稀释率。例如，热导率低的材料 会导致稀释率降低。
05
激光熔覆稀释率的优化与控制策 略
提高激光功率以增加稀释率
总结词
激光功率是影响激光熔覆稀释率的重要因素 之一。提高激光功率可以增加熔覆过程中的 热输入量，从而增加熔池的流动性，促进熔 覆材料的混合和稀释。
要点二
详细描述
选择合适的粉末材料可以显著影响激光熔覆稀释率。粉末 材料的成分、粒度和流动性等都会对稀释率产生影响。
在选择粉末材料时，需要考虑其成分、粒度和流动性等因 素。对于需要较高稀释率的场合，可以选择具有较高流动 性和良好润湿性的粉末材料。对于需要较低稀释率的场合， 可以选择具有较低流动性和较差润湿性的粉末材料。此外， 还可以通过调整粉末材料的粒度分布来优化稀释率。
扫描速度对稀释率的影响
总结词
扫描速度对激光熔覆稀释率具有重要影响。
详细描述
扫描速度越快，单位时间内熔化的粉末减少，熔池深度和宽度也减少，导致稀释率降低。
粉末材料对稀释率的影响
总结词
粉末材料对激光熔覆稀释率具有重要影响。
激光熔覆技术
激光熔覆技术
激光熔覆技术：
1. 什么是激光熔覆？
激光熔覆是一项重要的金属表面处理技术，它可以在金属表面快速
沉积金属或合金的覆盖层，克服了熔炼时生成的析出物过多问题。
它
采用比低温熔覆技术更高的激光能量对金属表面进行熔接，实现表面
改性和壳处理。
2. 激光熔覆的优点
（1）性能高：激光熔覆技术可以提高金属表面的耐磨性，抗腐蚀性，耐高温性，强度等性能，使产品能够满足要求。
（2）成本低：激光熔覆技术比传统熔覆技术能节省成本，使生产工
艺不需要耗费大量能源和时间，减少生产成本。
（3）快速部署：激光熔覆技术运行电流受设备控制，可以实现更快
的熔接速度，可以在短时间内完成复杂外形及复杂工件的表面处理，
大大降低生产成本。
（4）效果好：激光熔覆技术可以让表面处理后的产品表面光滑，质
量稳定，无焊接缝，耐磨损，防腐蚀等，达到更好的工艺要求。
3. 激光熔覆的应用
激光熔覆技术广泛应用于机械制造，航空航天、石油、矿山等工业
领域，具有壳覆盖、耐磨护层、元件连接、特种涂层等功能，能使工件表面达到更高的水平。
它可以改善元件的耐磨性，抗腐蚀性及耐高温性等，大大提升产品的服用寿命和质量。
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。
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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。
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相激变光硬化化学
激气光相物沉理积
气相沉积
激光表面改性方法分类
1.1 激光表面热处理
1.2 激光表面熔凝处理
1.3 激光熔覆
1.4 激光表面合金化
1.5 激光冲击硬化
2 激光熔覆发展现状
2.1 激光熔覆的原理与特点
2.1 激光熔覆的原理与特点
面熔覆技术
激光表面改性技术研究现状 激光熔覆技术发展现状 激光熔覆技术的应用 激光熔覆技术存在的问题 激光熔覆技术的发展
0 前言
1 激光表面改性技术研究现状
1 激光表面改性技术研究现状
激光表面改性技术
加热
熔化
汽化
激光表面合金化
激光熔覆
激光冲击硬化
激光表面非晶化
激光表面
激光表面熔凝
2.5 熔覆材料
2.5.1 自熔性合金粉末
2.5.1 自熔性合金粉末
2.5.2 陶瓷粉末
3 激光熔覆技术的应用
3.1 在汽车工业中的应用
3.2 在航空航天工业中的应用
3.3 在热动力工业中的应用
汽轮机转子轴
3.4 在模具工业中的应用
3.5 在零件修复中的应用
4 激光熔覆技术存在的问题
4.1 气孔的产生及防止
4.2 裂纹的产生、控制及防止
4.2 裂纹的产生、控制及防止
５激光熔覆技术发展趋势
５激光熔覆技术发展趋势
The end,thank you!
2.2 激光熔覆设备
2.2 激光熔覆设备
2.3 添料方式
2.3 添料方式
2.3 添料方式
2.3 添料方式
2.4 激光熔覆的工艺参数
2.4 激光熔覆的工艺参数
2.4 激光熔覆的工艺参数
E P / DVb
2.4 激光熔覆的工艺参数
W D （1 aVb）
2.4 激光熔覆的工艺参数