激光熔覆與激光合金化的異同

激光熔覆與激光合金化都是利用高能密度的激光束所產(chǎn)生的快速熔凝過程，在基材表面形成于基體相互融合的、具有完全不

同成分與性能的合金覆層。兩者工藝過程相似，但卻有本質(zhì)上的區(qū)別，主要區(qū)別如下：
（1）激光熔覆過程中的覆層材料完全融化，而基體熔化層極薄，因而對熔覆層的成分影響極小，而激光合金化則是在基材

的表面熔融復(fù)層內(nèi)加入合金元素，目的是形成以基材為基的新的合金層。
（2）激光熔覆實(shí)質(zhì)上不是把基體表面層熔融金屬作為溶劑，而是將另行配置的合金粉末融化，使其成為熔覆層的主題合金

，同時基體合金也有一薄層融化，與之形成冶金結(jié)合。激光熔覆技術(shù)制備新材料是極端條件下失效零部件的修復(fù)與再制造

、金屬零部件直接制造的重要基礎(chǔ)，收到世界各國科學(xué)界和企業(yè)的高度重視。

熔覆速度
熔覆速度V與激光功率P有相似的影響。熔覆速度過高，合金粉末不能完全融化，未起到優(yōu)質(zhì)熔覆的效果；熔覆速度太低，熔

池存在時間過長，粉末過燒，合金元素?fù)p失，同時基體的熱輸入量大，會增加變形量。
激光熔覆參數(shù)不是獨(dú)立的影響熔覆層宏觀和微觀質(zhì)量，而是相互影響的。為了說明激光功率P、光斑直徑D和熔覆速度V三者

的綜合作用，提出了比能量Es的概念，即：
Es=P/(DV)
即單位面積的輻照能量，可將激光功率密度和熔覆速度等因素綜合在一起考慮。

從當(dāng)前激光熔覆的應(yīng)用情況來看，其主要應(yīng)用于三個方面:
一，對材料的表面改性，如燃汽輪機(jī)葉片，軋輥，齒輪等
二，對產(chǎn)品的表面修復(fù)，如轉(zhuǎn)子，模具等。有關(guān)資料表明，修復(fù)后的部件強(qiáng)度可達(dá)到原強(qiáng)度的90%以上，其修復(fù)費(fèi)用不到

重置價格的1/5，更重要的是縮短了維修時間，解決了大型企業(yè)重大成套設(shè)備連續(xù)可靠運(yùn)行所必須解決的轉(zhuǎn)動部件快速搶

修難題。另外，對關(guān)鍵部件表面通過激光熔覆超耐磨抗蝕合金，可以在零部件表面不變形的情況下大大提高零部件的使用

壽命;對模具表面進(jìn)行激光熔覆處理，不僅提高模具強(qiáng)度，還可以降低2/3的制造成本，縮短4/5的制造周期。

三，快速原型制造。利用金屬粉末的逐層燒結(jié)疊加，快速制造出模型。

激光熔覆的優(yōu)點(diǎn)：
轉(zhuǎn)換效率高：由于半導(dǎo)體激光的發(fā)射波長與固體激光工作物質(zhì)的吸收峰相吻合， 加之泵浦光模式可以很好地與激光振蕩模

式相匹配，從而光光轉(zhuǎn)換效率很高，已達(dá)50%以上，整機(jī)效率也可以與二氧化碳激光器相當(dāng)，比燈泵固體激光器高出一個

量級，因而二極管泵浦激光器體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。

性能可靠、壽命長：激光二極管的壽命大大長于閃光燈，達(dá) 15000小時，泵浦光的能量穩(wěn)定性好，比閃光燈泵浦優(yōu)一個數(shù)

量級，性能可靠，為全固化器件，是至今為止無需維護(hù)的激光器，尤其適用于大規(guī)模生產(chǎn)線。

輸出光束質(zhì)量好：由于二極管泵浦激光的高轉(zhuǎn)換效率，減少了激光工作物質(zhì)的熱透鏡效應(yīng)， 大 大改善了激光器的輸出光束

質(zhì)量，激光光束質(zhì)量已接近極限。速度快、深度大、無變形、熔覆層無夾渣、熔池細(xì)膩無氣孔。

可以在室溫或者特殊的條件下進(jìn)行工作，比如激光經(jīng)過磁場之后光束不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎，在真空情況下都能夠進(jìn)行使用，通

過玻璃和透明的材料進(jìn)行熔覆。

可進(jìn)行薄壁激光熔覆，基體無變形。
但如果熔覆的材料，包括粉末和母材，為高反射材料，則光纖激光器、二極管激光器由于其自身設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，就顯得不太

適合了，而碟片激光器則比較適合焊接（包括熔覆）、切割反射率比較高的材料。

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