激光重熔强化技术特性讲解
激光熔覆技术
激光熔覆技术介绍了激光熔覆技术的发展、应用、设备及工艺特征，简述了激光熔覆技术的国内外探究目前状况，指出了激光表面改性技术存在的新问题，展望了激光熔覆技术的发展前景。
0引言激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，是指激光表面熔敷技术是在激光束功能下将合金粉末或陶瓷粉末和基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,和基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法[1~3]。
如对60#钢进行碳钨激光熔覆后，硬度最高达2200HV以上，耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。
在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后，将其耐磨性和火焰喷涂的耐蚀性进行了对比，发现前者的耐蚀性明显高于后者[4]。
激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本,节约珍贵稀有金属材料，因此,世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的探究及应用都非常重视[1-2、5-7]。
1激光熔覆技术的设备及工艺特征目前应用于激光熔覆的激光器主要有输出功率为1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。
对于连续CO2激光熔覆,国内外学者已做了大量探究[1]。
近年来高功率YAG激光器的研制发展迅速,主要用于有色合金表面改性。
据文献报道,采用CO2激光进行铝合金激光熔覆,铝合金基体在CO2激光辐照条件下轻易变形,甚至塌陷[1]。
YAG激光器输出波长为μm,较CO2激光波长小1个数量级,因而更适合此类金属的激光熔覆。
同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[8]激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类:粉末预置法和同步送粉法。
两种方法效果相似,同步送粉法具有易实现自动化控制,激光能量吸收率高,无内部气孔,尤其熔覆金属陶瓷,可以显著提高熔覆层的抗开裂性能,使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。
激光重熔_精品文档
激光重熔1、激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响，热加工工艺，2007年第36卷第3期2、TC4钛合金表面等离子喷涂AL203-13wt%TiO2涂层及激光重熔研究，材料热处理学报，2007年8月3、TiAL合金表面激光重熔复合陶瓷涂层温度场数值模拟机组织分析，中国激光，2022年1月4、等离子喷涂-激光重熔陶瓷涂层存在问题及改进方案，材料科学与工艺，2002年12月5、激光表面重熔等离子喷涂陶瓷涂层的研究与发展，材料工程，1999年第一期6。
激光重熔45钢工艺研究，新技术新工艺，2022年第11期7。
TiAl合金表面激光重熔纳米陶瓷涂层，材料热处理学报，2022、28。
45钢激光重熔WC-Co涂层磨损性能研究，应用激光，2022、49。
激光重熔改性等离子喷涂陶瓷涂层的组织及其耐磨蚀性能，中国有色金属学报，2004(6)，14(6)：934-93810。
气缸缸套激光重熔处理工艺研究，电焊机，2007（12），37（12）：1、激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响，热加工工艺，2007年第36卷第3期激光重熔处理对于减小熔覆层中的应力，改善裂纹和气孔状况具有一定的效果，它能在一定程度上减少裂纹，但还不能从根本上消除裂纹。
激光重熔时采用较慢的扫描速度更加有利于减少熔覆层中的裂纹和气孔。
激光重熔后熔覆层表面的组织形貌得到改善，宏观上未溶的粉末颗粒消失，熔覆层表面更加平滑，具有金属光泽；微观上重熔后的组织分布均匀，并表现出了树枝晶的特点，表面颗粒状的形貌特征消失。
激光重熔后熔覆层的稀释率增大，表面显微硬度有所降低。
2、TC4钛合金表面等离子喷涂AL203-13wt%TiO2涂层及激光重熔研究，材料热处理学报，2007年8月注释，在《激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响》这篇文章中，介绍的是对激光熔覆的熔覆层进行激光重熔，重熔之后熔覆层的硬度降低了。
这篇文章之中是对基体进行等离子喷涂之后再用激光重熔喷涂层，重熔之后熔覆层的硬度升高了。
激光强化、修复技术
1．激光外表强化的原理当激光束照射到材料外表时，激光被材料吸收变为热能，表层材料受热升温。
由于功率集中在一个很小的外表上，在很短时间(10～～10 S)内即把材料加热到高温(加热速度高达lO5～lO9~C／s)，使材料发生固体相变、熔化甚至蒸发。
当激光束被切断或移开后，材料外表冷速很快(冷速高达lO4~C／s)，自然冷却就能实现外表强化。
根据激光束与材料外表作用的功率密度，作用时间及作用方式的不同，可实现不同类型的激光外表强化。
2 激光外表强化技术的分类激光外表强化技术的分类见图1、图2。
图2表示出激光外表强化方法在激光功率密度和作用时间坐标系中所处的位置，这些过程在很大程度上取决于功率密度和幅照时间。
3 激光束外表强化的特点(1)激光功率密度大，加热速度快(105～lO9℃／s)，加热温度高，基体自然冷却速度高(>lO4oC／s)，生产效率高。
(2)外表强化层组织细，硬度高，质量好，外表光洁无氧化，具有高的强度、韧性、耐磨性、耐蚀性。
(3)热影响区小，工件变形小。
(4)可以局部加热，对形状复杂，非对称几何形状的零件及特殊部位均可进展外表强化处理，如盲孔底部、深孔内壁等。
(5)整个过程易实现自动控制。
(6)无污染，劳动条件好。
激光外表强化技术也存在一些问题，如对反射率高的材料要进展防反射处理，不适宜一次进展大面积处理，激光本身是转换效率较低的能源，激光设备价格较高等等。
因此，采用激光外表强化技术时，要选择适当的零件、材料和工艺，充分利用其优点，使之成为高效率、高经济效益的方法。
4 激光外表相变硬化(激光淬火)激光淬火是金属材料在固态下经受激光辐照，外表被迅速加热到奥氏体化温度以上，并在激光停顿辐射后快速自淬火得到马氏体组织的一种工艺方法。
激光淬火适用于珠光体灰铁、铁素体灰铁、球墨铸铁、碳钢、合金钢、马氏体型不锈钢、铝合金等。
钢铁材料激光淬火比传统热处理的组织更细小，硬度提高15％～20％，耐磨性明显提高，见表1。
《激光重熔参数对70Mn钢组织结构和力学性能的影响》
《激光重熔参数对70Mn钢组织结构和力学性能的影响》一、引言随着现代工业技术的不断发展，激光重熔技术作为一种先进的材料表面处理技术，被广泛应用于钢铁材料的改性处理中。
激光重熔技术能够通过高能量密度的激光束对材料表面进行快速加热和冷却，从而改善材料的组织结构和力学性能。
本文以70Mn 钢为研究对象，探讨激光重熔参数对其组织结构和力学性能的影响。
二、激光重熔技术概述激光重熔技术利用高功率激光器产生的激光束对材料表面进行快速加热和熔化，通过控制激光的功率、扫描速度、光斑大小等参数，实现对材料表面微观结构的优化。
该技术具有加热速度快、冷却速度快、热影响区小等优点，能够显著改善材料的性能。
三、实验方法本实验采用不同参数的激光重熔技术对70Mn钢进行处理，并观察其组织结构和力学性能的变化。
具体实验步骤如下：1. 准备70Mn钢试样，并进行表面预处理；2. 使用不同参数的激光器对试样进行重熔处理，包括不同激光功率、扫描速度和光斑大小；3. 对处理后的试样进行组织结构观察和力学性能测试；4. 分析不同参数下试样的组织结构和力学性能变化。
四、结果与讨论1. 组织结构变化实验结果表明，随着激光功率的增加和扫描速度的降低，70Mn钢的晶粒尺寸逐渐减小，晶界更加清晰。
当激光功率和扫描速度达到一定值时，晶粒细化效果最为明显。
此外，光斑大小也对组织结构有一定影响，光斑越小，晶粒细化效果越明显。
2. 力学性能变化随着激光重熔参数的优化，70Mn钢的力学性能得到显著提高。
具体表现为硬度、抗拉强度和冲击韧性的提高。
其中，硬度随激光功率的增加和扫描速度的降低而增加，达到一定值后趋于稳定。
抗拉强度和冲击韧性也随参数优化而提高。
五、结论通过对70Mn钢进行不同参数的激光重熔处理，我们发现：1. 激光重熔技术能够显著改善70Mn钢的组织结构，使晶粒细化，晶界更加清晰；2. 优化激光重熔参数能够提高70Mn钢的力学性能，包括硬度、抗拉强度和冲击韧性；3. 激光功率和扫描速度是影响70Mn钢组织结构和力学性能的关键参数，光斑大小也对结果有一定影响；4. 通过合理选择激光重熔参数，可以实现对70Mn钢性能的优化，满足不同应用领域的需求。
激光熔覆技术分析与展望讲解
激光熔覆技术分析与展望作者：张庆茂激光熔覆是一种新型的涂层技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。
目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一，已广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。
为推动激光熔覆技术的产业化，作者：张庆茂激光熔覆是一种新型的涂层技术，是涉及到光、机、电、材料、检测与控制等多学科的高新技术，是激光先进制造技术最重要的支撑技术，可以解决传统制造方法不能完成的难题，是国家重点支持和推动的一项高新技术。
目前，激光熔覆技术已成为新材料制备、金属零部件快速直接制造、失效金属零部件绿色再制造的重要手段之一，已广泛应用于航空、石油、汽车、机械制造、船舶制造、模具制造等行业。
为推动激光熔覆技术的产业化，世界各国的研究人员针对激光熔覆涉及到的关键技术进行了系统的研究，已取得了重大的进展。
国内外有大量的研究和会议论文、专利介绍激光熔覆技术及其最新的应用：包括激光熔覆设备、材料、工艺、监测与控制、质量检测、过程的模拟与仿真等研究内容。
但到目前为止，激光熔覆技术还不能大面积工业化应用。
分析其原因，这里有政府导向的因素、激光熔覆技术本身成熟程度的限制、社会各界对激光熔覆技术的认可程度等因素。
因此，激光熔覆技术欲实现全面的工业化应用，必须加大宣传力度，以市场需求为导向，重点突破制约发展的关键因素，解决工程应用中涉及到的关键技术，相信在不远的将来，激光熔覆技术的应用领域及其强度将不断的扩大。
下面介绍激光熔覆技术几个发展的动态，以飨读者。
激光熔覆的优势激光束的聚焦功率密度可达1010~12W/cm2，作用于材料能获得高达1012K/s的冷却速度，这种综合特性不仅为材料科学新学科的生长提供了强有力的基础，同时也为新型材料或新型功能表面的实现提供了一种前所未有的工具。
激光重熔Al-sub-2-sub-O-sub-3-sub--13%+TiO-sub-2-sub-复合陶瓷涂层抗冲蚀性能
第30卷 第5期2010年10月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 130,N o 15 O ctobe r 2010激光重熔A l 2O 3-13%TiO 2复合陶瓷涂层抗冲蚀性能王东生1,2, 田宗军2, 段宗银1, 王泾文1, 沈理达2, 黄因慧2(1.铜陵学院机械工程系,安徽铜陵244000;2.南京航空航天大学机电学院,南京210016)摘要:为了进一步提高T i A l 合金表面等离子喷涂A l 2O 3-13%T i O 2(质量分数,下同)复合陶瓷涂层的抗冲蚀性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和抗冲蚀性能的影响,并讨论了陶瓷涂层的冲蚀机理。
结果表明,激光重熔处理会形成致密细小的等轴晶重熔区,导致涂层有更好的抗冲蚀性能。
激光重熔试样仍表现为典型的脆性冲蚀特性,以近表面的裂纹萌生和扩展,最终导致重熔层破碎、晶粒剥离为主。
关键词:激光重熔;等离子喷涂;A l 2O 3-13%T i O 2复合陶瓷涂层;抗冲蚀性能DO I :1013969/j 1i ssn 11005-505312010151010中图分类号:TG 156.99 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2010)05-0049-05收稿日期:2009-10-13;修订日期:2009-07-26基金项目:国家自然科学基金资助项目(59975046,50305010);江苏省自然科学基金项目(BK2004005,BK2009375);铜陵学院引进人才科研启动基金资助项目作者简介:王东生(1978)),男,博士,讲师,主要从事激光加工技术以及表面改性技术研究,(E -m ail)wangds @nuaa .edu .cn 。
随着航空航天技术的发展,航空燃气涡轮机向高流量比、高推重比、高涡轮进口温度方向发展,燃烧室的燃气温度和燃气压力不断提高,对高温热端部件的要求也越来越高,如航空发动机叶片等零部件不但要承受越来越高的工作温度,同时还受到高速气流中的粉尘、砂粒等固体粒子的冲蚀。
《激光重熔参数对70Mn钢组织结构和力学性能的影响》
《激光重熔参数对70Mn钢组织结构和力学性能的影响》一、引言随着现代科技的发展，激光技术在金属材料加工领域得到了广泛的应用。
激光重熔技术作为一种先进的金属表面处理技术，可以显著改善金属材料的组织结构和力学性能。
本文以70Mn钢为研究对象，探讨了激光重熔参数对70Mn钢组织结构和力学性能的影响。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验采用70Mn钢作为研究对象，其具有较高的强度和韧性。
2. 实验方法（1）制备工艺：将70Mn钢样品进行激光重熔处理，设定不同的激光功率、扫描速度、光斑直径等参数。
（2）组织结构观察：采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察样品表面及截面的组织结构。
（3）力学性能测试：对样品进行硬度、拉伸、冲击等力学性能测试。
三、激光重熔参数对70Mn钢组织结构的影响1. 激光功率的影响随着激光功率的增加，70Mn钢表面组织中的晶粒尺寸逐渐减小，晶界清晰，组织更加致密。
这是因为激光功率的增加使得表面熔化区的温度梯度增大，有利于晶粒的细化。
然而，过高的激光功率可能导致表面粗糙度增加，甚至出现烧蚀现象。
2. 扫描速度的影响扫描速度对70Mn钢的组织结构也有显著影响。
当扫描速度较低时，表面熔化区的冷却速度较慢，晶粒尺寸较大；而当扫描速度较高时，表面熔化区的冷却速度加快，晶粒得到细化。
因此，通过调整扫描速度可以优化70Mn钢的组织结构。
3. 光斑直径的影响光斑直径决定了激光能量在样品表面的分布情况。
光斑直径较小时，能量集中，有利于晶粒细化；而光斑直径较大时，能量分布较广，可能导致表面粗糙度增加。
因此，光斑直径的选择应根据实际需求进行调整。
四、激光重熔参数对70Mn钢力学性能的影响1. 硬度分析随着激光重熔参数的优化，70Mn钢的硬度得到显著提高。
合理的激光功率、扫描速度和光斑直径参数组合可以使70Mn钢表面形成均匀、致密的熔化层，从而提高其硬度。
2. 拉伸性能分析激光重熔处理后，70Mn钢的拉伸性能也得到改善。
激光重熔对50CrMoV钢放电强化表面组织与性能的影响讲解
激光重熔对50CrMoV钢放电强化表面组织与性能的影响乔桂英肖福仁摘要：用透射电镜和X-射线衍射研究了激光重熔对50CrMoV钢脉冲放电强化层组织与性能的影响，结果表明：激光重熔可使放电表面强化层的硬度进一步提高。
硬度提高的原因是激光超细化组织及高密度位错和一定量的碳化物所致。
关键词：激光重熔放电强化组织硬度Effect of Laser Cladding on Microstructureand Property of Pulse Discharge EnhancedSurface Layer of Steel 50CrMoVQiao Guiying and Xiao Furen(Material and Chemistry Institute, Yanshan University,Qinhuangdao 066004)Abstract：The effect of laser cladding on microstructure and property of pulse discharge enhanced surface layer of steel50CrMoV has been studied by means of transmission electron microscope and x-ray diffraction method. The results showed that the hardness of pulse discharge enhanced layer was improved by laser cladding to form nanometer crystal microstructure, higher density dislocation and definite carbides.Material Index：Laser Cladding, Discharge Enhancing, Microstructure, Hardness▲放电强化作为一种表面强化的手段得到一定的作用［1，2］，然而放电强化层较薄，强化层的均匀性和致密性较差，因此影响了其强化的效果。
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组织等没有特殊要求。
5、激光重熔强化工艺简单，操作灵活，重熔层深度通过各种工
艺参数及在线监测系统可自动控制，易实现工业化生产。
小 结
激光重熔强化的技术特性包括： 1、基材适应性强，黑色金属、有色金属都能适用； 2、不但改善气孔、裂纹等缺陷，而且重结晶改善性能； 3、熔层薄，热作用区小，表面粗糙度好，可以直接使用； 4、易实现局部处理，对形状、尺寸等没特殊要求；
5、工艺简单，易实现工业化生产。
作业思考题
1、激光重熔强化具有哪些特性？ 2、有色金属激光重熔时，没有相的转变，它是通过什么方 式起到强化作用的？
研 究， 发现涂层几乎不存在气孔和裂纹 ， 涂层均匀， 硬度为
873HV（原为741HV）。
激光重熔强化技术特性
3、其熔层薄，热作用区小，对表面粗糙度和工件尺寸影响不大， 甚至可以直接使用
图1 铸造铝合金激光重熔强化显微组织
激光重熔强化技术特性
4、激光重熔强化技术易实现局部处理，对基体的尺寸、形状、
激光重熔强化技术特性
2、激光重熔强化不但能改善工件原有的气孔、裂纹、夹杂等缺 陷，急冷重结晶获得的组织有较高的硬度、耐磨性和抗蚀性。
实例1： 李浩群等用激光重熔等离子喷涂的氧化铝陶瓷涂层，其孔隙 率和裂纹得到消除，硬度高达12.14GPa。 实例2： 王红英等进行了 Y2O3部分稳定 ZrO2等离子喷涂层的激光重熔
激光重熔强化技术特性
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光重熔强化技术特性
教学目标 通过本次课程的学习，了解激光重熔强化技术优强化技术对任何金属材料（黑色金属、有色金
属）都适用。
黑色金属：晶粒细化、相变
有色金属：晶粒细化、过饱和固溶 实例： ZL109合金激光重熔层的平均显微硬度比基体提高30~40HV， 磨擦系数也显著降低，耐磨性能比基体提高1.5~3倍。