激光熔敷金屬陶瓷技術(shù)研究概述

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1、激光熔覆金屬陶瓷技術(shù)研究概述高才山東建筑大學(xué)材料學(xué)院摘要本文介紹了激光熔覆技術(shù)的原理、特點及工藝，總結(jié)了激光熔覆金屈陶瓷復(fù)合涂層的材料體系和熔覆層的組織和性能特點，以及因為外加陶瓷顆粒與基體熱物性差別大而造成了一些缺陷，而提出了原位自生和梯度涂層工藝，并介紹了它們的原理及研究現(xiàn)狀。并指岀它們?nèi)詫⑹羌す馊鄹步饘偬沾蓮?fù)合涂層技術(shù)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：激光熔覆；組織與性能；原位自生；梯度涂層Techniqueoflasercladdingceramic-metalcompositecoatingsGaoCaiSc

2、hoolofMaterialScienceandEngineering,ShandongJianzhuUniversityJinan250101AbstractInthispaper,theprinciple,thecharacteristicandtheprocessofthelasercladdingareintroduced?Thematerialsystemoflasercladdingceramic-metalcompositecoatingandthestructureandtheperfor

3、manceofthecladdinglayeraresummarized.Becauseofsomedefectscausedbythedifferenceofphysicalpropertybetweenex-situceramicandmental,thein-situcompositeandthegradientcoatingareproposed.Theprincipleandtheresearchstatusarealsointroduced.Itispointedoutthattheywill

4、stillbethedevelopmentdirectionoftechniqueoflasercladdingceramic-metalcompositecoatings.Keywords:lasercladding;structureandperformance;in-situcomposite;gradientcoating<-XX--I—1、刖吞在實際生產(chǎn)中，機械零件的失效多數(shù)發(fā)生在零件的表面或者是從表面開始的。各類磨損、腐蝕氧化所引起的失效都是發(fā)生在零件的表面；扭轉(zhuǎn)或彎曲疲勞斷裂失效也是從零件表

5、而開始，逐漸向內(nèi)部發(fā)展,最后導(dǎo)致斷裂，因此，提高材料的表面性能對延長零件的使用壽命和發(fā)揮潛力起著重要作用。目前，有許多方法可用于制備具有特殊性能的表面涂層,如電鍍（Cr,Ni）和各種氣相沉積（PVD和CVD），但這些涂層都比較薄，難以滿足工程上的要求；熱噴涂方法制備的涂層雖然較厚，但與基體是機械結(jié)合，結(jié)合強度不夠，涂層易脫落。大功率激光器和寬帶掃描裝置的出現(xiàn)，為金屈材料捉供了激光表而改性這種有效的新方法。利用激光表面改性技術(shù)中很重要的激光熔覆技術(shù)，制備金屬陶瓷復(fù)合涂層（也叫陶瓷顆粒增強金屬基復(fù)合涂層），能

6、將金屬材料較高的強度、韌性和良好的工藝性能與陶瓷材料優(yōu)異的耐磨、耐蝕、耐高溫及化學(xué)穩(wěn)定性冇機地結(jié)合起來，極大地提高材料的表面性能，可在低級材料表面獲得超硬、超強、超耐磨、超耐蝕等特種性能，尤英適用于一些在極端條件下服役的關(guān)鍵部件的強化,具有很好的發(fā)展前景，是目前激光熔敷技術(shù)領(lǐng)域研究發(fā)展的熱點。2、激光熔覆技術(shù)簡介激光熔覆A?的試驗研究可以追溯到70年代初。1974年底,Gnanamuthu提出巾請“激光熔覆一層金屈于金屈基體”的熔覆方法專利。到80年代初已發(fā)展成為材料表面工程領(lǐng)域的前沿課題。激光表面熔覆技

7、術(shù)是在高功率密度的激光朿作用下，將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化，光束移開后自激冷卻，獲得一層均勻致密、結(jié)合牢固，而且稀釋率低的特殊保護涂層的一種表面強化方法。激光熔覆的熔化主要發(fā)生在外加材料屮，基材表而微熔的目的是使之與涂覆合金達到冶金結(jié)合，以增強熔覆層與基材的結(jié)合力，并防止基材元素與熔覆層元素的互擴散而改變?nèi)鄹矊拥某煞趾托阅?。激光熔覆的特點⑺有：（1）冷卻速度快（高達106°C/s）,組織細小；（2）熱輸入和畸變較小,涂層稀釋率低（一般小于5%）；（3）粉末與基體呈冶金結(jié)合；（4）粉末選擇

8、范圍廣；（5）能進行選區(qū)熔覆，材料消耗少，具有卓越的性能價格比；（6）光束瞄準(zhǔn)可以使難以接近的區(qū)域熔覆；（7）工藝過程易于實現(xiàn)自動化。激光熔覆技術(shù)口前主要的工藝方法有兩種：一種是預(yù)置涂層法，就是用熱噴涂或化學(xué)粘結(jié)等方法將合金預(yù)先涂覆在基材表面，然后用激光重熔；另一種是同步送粉法，就是在激光照射過程中，同時將粉末用送粉器送入熔池內(nèi)熔化、凝固。相對于預(yù)置涂層法，同步送粉法由于其操作的靈活性，便于實現(xiàn)自動化以及在熔覆過程中可以隨時隨