激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用

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激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用

激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用

激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用/孙耀宁等 ·56·激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用*孙耀宁1,王晓梅1,孙 明1,樊 丁1,2(1 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室, 兰州 730050;2 兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室, 兰州 730050)摘要在分析金属间化合物涂层材料特点的基础上,综述各种激光熔覆合成金属间化合物涂层的研究现状,分析各种金属间化合物涂层的组织及性能,研究表明激光熔覆合成的金属间化合物涂层均具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能。

关键词金属间化合物表面涂层激光熔覆Status of Intermetallic Compound Coatings Synthesized by Laser Cladding SUN Yaoning1,WANG Xiaomei1,SUN Ming1,FAN Ding1,(1 State Key Laboratory of Gansu Advanced Non-ferrous Metal Materials, Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050; 2 Key Laboratory of Non-ferrous Metal Alloys, The Ministry of Education, LanzhouUniversity of Technology, Lanzhou 730050)Abstract This paper describes the status of intermetallic compound coatings synthesized by laser cladding. It analyses structures and properties of various intermetallic compound coatings. The results show that all of the coatings have excellent wear-resistance, corrosion-resistance and oxidation-resistance properties.Key words intermetallic compound, surface coatings, laser cladding金属间化合物具有低密度、高比强度、高比刚度、高弹性模量、耐腐蚀和高温抗蠕变性能好的特点,已成为航空、工业燃气轮机和汽车工业中最具潜力的结构材料之一。

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。

激光熔覆镍基合金与铝反应合成Ni-Al金属间化合物覆层的研究

激光熔覆镍基合金与铝反应合成Ni-Al金属间化合物覆层的研究

中图分类号 : TG 1 1 1 ; T G1 4 2
文 献 标 识码 : A
文 章 编 号 :1 O O 1 - 4 3 8 1 ( 2 0 1 0 ) 0 3 — 0 0 2 9 0 5
Abs t r a c t :N i — A1 i nt e r me t a l l i c c om po un d c o a t i ngs we r e pr e p a r e d o n mi l d s t e e l s u bs t r a t e by 1 a s e r — c l a d— di ng s y nt he s i z e wi t h mi x e d p owde r s o f Ni — b a s e d a l l o y a nd A1 . T he c oa t i n gs mi c r os t r uc t ur e a n d ph a s e c o ns t i t u t i o n we r e s t ud i e d wi t h SEM ,ED X , TEM a n d XR D. T he r e s ul t s s h ow t ha t t h e t wo— ph a s e mi ~
wi t h Ni — b a s e d Al l oy a nd A1
程广 萍 。 , 何 宜柱
( 1安 徽 工 业 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 , 安徽 马鞍 山 2 4 3 0 0 2 ;
2安 徽省 高校 金 属材料 与加 工重 点实 验室 , 安徽 马 鞍 山 2 4 3 0 0 2 )
于 降 低 覆 层 脆 性 。在 1 . 5 k W 功率下 , 激光熔覆镍基合金及铝反应合成 的 f 3 - N i A1 和 7 r ¨ Ni 3 A1 两相合金 覆层致密 , 有 少 量 气孔但无裂纹现象 , 覆层 与基体实现完全冶金结合 。

浅述激光熔覆技术的应用

浅述激光熔覆技术的应用

浅述激光熔覆技术的应用
激光熔覆技术是一种应用于金属表面修复和涂覆的先进技术。

它通过利用激光束将金
属粉末加热熔化,并喷射到被修复的部位或基底材料上,形成一层新的金属涂层。

激光熔
覆技术具有以下应用。

激光熔覆技术可以用于金属表面修复。

在工业生产中,金属件由于长期磨损、冲击或
腐蚀等原因,表面往往出现裂纹、疲劳破损等问题,使得金属件的使用寿命受限。

激光熔
覆技术可以通过在金属件的受损区域上覆盖一层新的金属涂层,修复并加固金属件的表面,提高其使用寿命和性能。

激光熔覆技术可以用于涂覆功能性涂层。

通过调节金属粉末的成分和比例,可以在基
底材料上形成具有特定功能的涂层。

使用具有耐磨、耐腐蚀或导热性能的金属粉末,可以
在机械零件的表面形成具有耐磨、耐腐蚀或导热功能的涂层,增强零件的性能。

激光熔覆技术还可以用于快速成形制造。

传统的制造工艺往往需要通过多次加工、装
配和焊接来制作复杂的金属构件,耗费时间和成本较高。

而激光熔覆技术可以利用
CAD/CAM技术直接将金属粉末喷射到基底材料上,实现对金属构件的快速制造。

激光熔覆
技术具有高精度、高效率和低能耗的特点,适用于制造高精度、复杂形状的金属构件。

激光熔覆技术还具有广泛的应用前景。

在航空航天、能源、汽车制造等领域,对金属
构件的高性能涂覆需求日益增加。

激光熔覆技术可以提供高质量、高精度的涂覆层,满足
不同领域对金属构件的需求。

随着材料科学和加工技术的发展,新型的金属粉末和激光熔
覆设备不断涌现,为激光熔覆技术的应用提供了更广阔的空间。

一种基于铝合金基体表面的激光熔覆钛合金涂层及其制备方法

一种基于铝合金基体表面的激光熔覆钛合金涂层及其制备方法

一种基于铝合金基体表面的激光熔覆钛合金涂层及其制备方法基于铝合金基体表面的激光熔覆钛合金涂层的制备方法主要包括铝合金基体与钛合金粉末冶金结合形成熔合层,以及在熔合层上形成紧密相连的高性能钛合金涂层。

具体如下:
1. 铝合金基体准备:选择适当的铝合金材料作为基体,对其进行清洁和预处理,以确保表面适合激光熔覆工艺。

2. 钛合金粉末制备:选择合适的钛合金粉末,这些粉末将通过激光熔覆工艺与铝合金基体结合。

3. 激光熔覆工艺:使用激光熔覆技术,将钛合金粉末均匀地铺设在铝合金基体表面,并通过激光束加热,使粉末与基体表面熔化并形成冶金结合的熔合层。

4. 涂层性能优化:根据需要,对激光功率、扫描速度、粉末流量等工艺参数进行调整,以获得最佳的涂层性能。

5. 后处理:涂层完成后,可能需要进行冷却、打磨或其他后处理步骤,以确保涂层的性能和外观满足要求。

值得一提的是,激光熔覆技术是一种有效的表面改性技术,通过激光加热使熔覆材料与基体形成冶金结合的高质量熔覆层。

这种方法可以提高铝合金表面的硬度和耐磨性,从而扩展其在工业应用中的使用范围。

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。

金属激光熔覆材料制备工艺及表征

金属激光熔覆材料制备工艺及表征一、概述金属激光熔覆技术是一种旨在制备金属材料表面涂层或进行修复加工的重要技术,该技术以激光束熔化金属粉末形成薄膜或涂层,其成本低、生产效率高、精度高且成品质量好。

本文将阐述金属激光熔覆材料制备工艺及表征方法,旨在提供一些有益的参考。

二、金属激光熔覆技术1. 概念和特点金属激光熔覆技术是一种原理上与金属激光熔融技术相似的技术,但在实际应用中,二者不同。

金属激光熔融技术主要用于制备具有高质量、无缺陷的金属单晶,而金属激光熔覆技术主要是将熔融金属涂覆在其它金属或非金属基材上,形成高质量的表面涂层。

金属激光熔覆技术有如下特点:(1)高温熔融(达到金属的熔点以上),材料熔化后形成一层均匀凝固的涂层,强度高耐磨损。

(2)对基材的影响小,加工量小,不会产生变形和损伤。

(3)单次加工涂层宽度很小(一般在0.1mm以下),可以制备复杂形状涂层。

(4)生产效率高,可以批量生产。

2. 工艺步骤金属激光熔覆技术的工艺步骤主要包括:材料预处理、粉末喷射、激光成形、涂层性能表征等。

(1)材料预处理该步骤主要包括对粉末的清理和筛选,保证粉末的纯度和粒度分布。

(2)粉末喷射粉末喷射机喷射的粉末在激光束的照射下瞬间熔化,附着于基材上,并形成涂层。

(3)激光成形激光成形技术主要是将激光束精确对准喷射头,以高能量密度,瞬间加热粉末,实现涂层的精确成形。

一般来说,激光束照射区域温度会达到2-3倍的金属熔点,可以使粉末熔化成蒸气,即激光蒸发,随着瞬时蒸发形成的气体爆炸,原本处于涂料表面的液态材料会被喷上空间,形成微小的颗粒,其尺寸小于2μm,形成成层的涂层。

涂层的品质与喷射头的稳定性和准确度一致。

(4)涂层性能表征涂层性能表征是对涂层质量的评价,常用的测试指标包括:涂层厚度、硬度、黏着力、抗磨损性、化学稳定性、耐腐蚀性等。

3. 应用场景金属激光熔覆技术在工业制造领域应用广泛,如航空、航天、汽车工业、电子、机械制造、建筑等。

浅述激光熔覆技术的应用

浅述激光熔覆技术的应用激光熔覆技术是一种先进的表面处理技术,通过激光束对材料表面进行加热,使其熔化并与基体材料融合,从而形成一层密实均匀的涂层。

这种技术具有温度梯度小、变形小、冷却速度快等优点,适用于各种材料的表面改性和修复,广泛应用于航空航天、汽车制造、冶金、石油化工、电子等领域。

在航空航天领域,激光熔覆技术广泛应用于航空发动机叶片、燃烧室壁板、涡轮叶片等关键部件的修复和保护。

由于航空发动机工作环境的恶劣和高温高速飞行的要求,航空发动机的零部件容易受到高温腐蚀和磨损。

采用激光熔覆技术可以在不改变基体组织的情况下修复零部件表面的缺陷,并且在涂层冷却的过程中由于快速凝固可以获得均匀细小的晶粒和高致密度的涂层,提高了零部件的耐磨性、耐蚀性和耐高温性能,延长了零部件的使用寿命,确保了航空发动机的可靠性和安全性。

在汽车制造领域,激光熔覆技术被广泛应用于发动机气缸内壁、汽缸盖、曲轴、连杆等零部件的表面增强处理。

汽车发动机在长时间高速运转的情况下会受到润滑不良、高温热应力、气缸内磨损等因素的影响,导致发动机性能下降和零部件损坏。

激光熔覆技术可以在汽车零部件表面制备出高硬度、高耐磨、高耐蚀的涂层,提高零部件的使用寿命和可靠性,减少维修成本,提高汽车发动机的性能和经济性。

在冶金领域,激光熔覆技术被广泛应用于金属材料的表面修复和合金化处理。

金属材料在使用过程中常常会受到磨损、腐蚀等因素的影响,导致零件表面失效。

激光熔覆技术可以通过选择不同的覆盖材料和设定合适的工艺参数来对金属材料表面进行修复和合金化处理,恢复零件的表面硬度、耐磨性和耐蚀性,延长零件的使用寿命,提高生产效率和产品质量。

在石油化工领域,激光熔覆技术被广泛应用于管道、阀门、泵体等设备的表面修复和耐蚀涂层制备。

石油化工设备长期受到高温、高压、腐蚀介质的影响,设备表面常常会出现腐蚀、磨损等问题。

激光熔覆技术可以通过制备高硬度、高耐蚀的涂层来保护设备表面,延长设备的使用寿命,提高设备的可靠性和安全性。

激光熔覆在再制造中的应用

激光熔覆在再制造中的应用
激光熔覆技术是指在工件表面通过激光束能量熔接金属粉末,形成一层覆盖层的技术。

激光熔覆技术在再制造中被广泛应用,它可以替代传统的表面处理技术,大大提高了再制造的效率。

激光熔覆技术在再制造中的应用主要有两个方面:一是用于改善零件表面外观和物理力学性能,二是用于改善零件的耐腐蚀性能和热阻性能。

激光熔覆技术可以改善零件表面外观和物理力学性能,其中包括改善表面粗糙度和光洁度、降低表面摩擦系数、提高表面硬度、改善表面抗拉强度、提高表面耐磨性等。

其次,激光熔覆技术可以改善零件的耐腐蚀性能和热阻性能,可以使零件在高温和腐蚀性环境中更长久地保持良好的性能。

激光熔覆技术有很多优点,它可以大大提高再制造的效率,改善零件的外观和物理性能,提高零件的耐腐蚀性能和热阻性能。

激光熔覆技术在再制造中的应用,给我们的生产业带来了巨大的便利,也为我们的生活和社会发展提供了重要的支持。

中科院兰州化物所科技成果——高性能自润滑耐磨激光熔覆涂层与激光强化技术

中科院兰州化物所科技成果——高性能自润滑耐磨激光熔覆涂层与激光强化技术成果介绍激光熔覆是一种利用激光处理的表面改性技术,它可以在低成本的基体材料上制成高性能的表层。

此技术节约了大量的贵重合金,适用于工具、模具、机械零件的修复、抗摩擦及耐腐蚀涂层的加工等。

本课题组利用激光熔覆技术研制开发了镍基金属间化合物基宽温域自润滑耐磨覆层材料,可以实现室温至1000°C宽温域环境下连续自润滑、耐磨和抗氧化。

其具体性能指标见下表。

目前市场上还未见到能达到这些技术指标的自润滑耐磨涂层材料。

该润滑涂层可应用于航天、舰船和汽车工业发动机的机械系统(涡轮叶片)、涡轮发动机进气阀顶杆、导向叶片、闭门器、减振器、制冷循环系统等机器零部件。

镍基金属间化合物基宽温域自润滑耐磨覆层材料特性:与基材呈冶金结合,结合强度>350MPa硬度:HRC58-60致密性:组织致密,无气孔摩擦系数:<0.3(室温),<0.32(1000°C)磨损率:<1×10-5mm3/N•m(室温),<3×10-5mm3/N•m(1000°C)使用温度:室温到1000°C随着我国航空、汽车工业以及海洋开发等的高速发展,对高推重比、轻量化的机械设备的需求日益扩大,铝合金、镁合金以及钛合金等合金材料得到广泛应用。

但在实际应用中铝合金及钛合金存在润滑耐磨性差,镁合金存在耐蚀性不足等问题。

本课题组研制开发的铝合金表面自润滑耐磨覆层能解决铝合金零部件在室温至400°C中低温段的自润滑、耐磨问题。

其组织致密,硬度可达HV1000-1200。

具体技术指标见下表。

本课题组开发的钛合金表面自润滑耐磨覆层解决钛合金零部件的自润滑、耐磨、耐腐蚀问题。

除覆层材料开发外,铝、镁合金表面激光强化技术是解决铝合金零部件在机械应力、热应力、气蚀等作用下的热疲劳失效、气蚀冲击等问题的有效手段。

铝合金强化层厚3-4mm,硬度可达硬度HV140-160,抗疲劳性能提高2个数量级。

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S N Ya—ig,A ig一 D I igj U onn F N D n , A n -e J i
( .tt y L b o n u Ne n fro sMea tr l , a z o io e h , a z o 3 0 0, h n ; . 1Sae Ke a fGa s w No —er u tlMae i s L n h u Un . fT c .L n h u 7 0 5 C ia 2 a
Educ ton Mi sr y L b. fAdv n e r c s ig Te h.frNo —e r u t l L n h u Un . fTe h , n h u a i nity Ke a o a c d P o e sn c o n fro s Mea , a z o io c . L z o a
金 属 问化 合 物基 复 合 材料 ( ) 获 得 良好 的 I 可 MC
力 学性 能 , 同 时保 持 基 体 的低 密 度 等 特点 , 并 是很
具竞 争力 的 材料 。
性不 足的问题 , 高温 高强耐 蚀性 的优异性 能 , 其 但 使
具备 作 为耐蚀 涂层 的使 用条 件 。 激光 表面 熔覆 是在 激 光束作 用 下 , 合 金粉末 将 或 陶瓷粉末 与 基体 表面迅 速 加 热并 熔 化 , 光束 移 开 后 自激 冷却 的一种 表面 强化 方法 。 可 以完 全改 变 它 材料 表 面 性 能 , 之达 到 耐 磨 、 腐 蚀 、 冲蚀 、 使 抗 耐 耐 疲 劳 、 高温 氧 化 等 多种 性 能 。 层 与 基 体 为 冶金 抗 涂 结合 , 具有 稀 释 程度 小 、 热输 入 量 小 、 循 环 短 暂 、 0 0 C ia
Absr c B sd o h n lsso nemeal o t g , e s tso tr tlec mp u dc aig y teie y lsrca dn ta t: ae n tea ay i fitr tlcc ai st t u fi emeal o o n o t ssnh szd b ae ld ig i n h a n i n
中 图分 类 号 :G 5 . T 46 7
文 献 标 识码 : c
文 章 编 号 : 0— 33 0 7 30 1— 3 1 120( 0 ) - 07 0 0 2 0
题 讨 论
St u fi e m e li o p nd c a i ss nt e i e y l s r c a di g at s o nt r t lc c m ou o tng y h sz d b a e l d n a
wa es rbe Mi r sr t e nd pr p ri so a o o tn s wer nay e Th e ulss o t a l o he c ai g a e e c l t sd c i d. e o tueur sa o e te fv r usc a ig e a lz d. e r s t h w h tal ft o tn s h v x el i en we rr ssa ce, o r son r ssa c nd o i to —e it n e pr p ris a —e it n c ro i —e it n e a xda in r ssa c o e e . t
摘要 : 在分析金属 间化合物涂层材料特点的基础上 , 综述各种激光熔覆合成金属间化合物涂层的研
究现状 , 分析 了各种金 属间化合物涂层的组 织和性 能。 究表 明 , 研 激光熔覆合 成的金属 间化合 物涂层 均具 有优异 的耐 磨 、 耐腐蚀 、 氧化 等性 能。 抗
关键词 : 金属间化合物 ; 表面涂层 ; 激光熔覆
Ke o d : tr tlec m o n ; r c o t g l e ld ig yw rsie n mea i o p u d s f ec a n ; s r a dn l ua i a c
能 紊 流 辉 接 技

0 前 言
金属 问化 合 物具 有 低 密 度 、 比强 度 、 比 刚 高 高 度 、 弹性 模 量 、 腐 蚀 和高 温 抗 蠕 变性 能 好 的特 高 耐
孙 耀 宁 , 樊 丁 1, 景 杰 .戴
(. 州 理 工 大 学 甘 肃 省 有 色金 属 新 材 料 国 家 重 点 实验 室 , 肃 兰 州 7 0 5 ;. 州 1兰 甘 3 0 0 2兰 理 工 大 学 有 色金 属 合 金 重 点 实验 室 , 肃 兰 州 7 0 5 1 甘 3 0 0
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第 3 7卷
第 3期
雹珲梭
E e ti ed n c i e lc r W l i g Ma h n c
Vo I7 N . l o3 3 Ma 2 o L O7
20 0 7年 3月
激 光 熔 覆 在 金 属 间 化 合 物 涂 层 材 料 制 备 中 的 应 用
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