1。1。1激光熔敷技术简介

激光熔覆是近几年在国内外迅速发展起来的一种新兴的技术，它采用能量非常高的激光作为熔敷能量的提供者，高能激光束在金属表面熔覆一层硬度高、热稳定性好、与基体形成冶金结合的复合涂层的一种表面处理技术,正逐步应用于工业生产[7]。它在激光束照射下，用于熔敷的合金粉末被高能激光束熔化，并且有一部分的基体表面也被激光束熔化，这样，用来熔敷的合金粉末和基体表面熔化的部分就会融合在一起，形成熔池，当熔池冷却之后就会凝固，凝固形成的熔敷层厚度在10~1000 µm[8]。激光有快热快冷的作用，因此快速凝固可以达成一些特殊需要的工艺要求，激光熔敷是一门结合了合金元素融合凝固，快速冷却形成熔敷层以及熔池和热影响区热处理加工等多项目结合的一门新型激光技术，这门技术在增强材料表面性能有着重大意义，多国科学家正全力研究激光熔敷技术的发展问题[9]。激光熔覆技术作为一种提高材料表面性能的手段，它能够方便，简易地产生在不同金属基体的表面，无论修复、保养、提高表面性能，都可以用到激光熔敷技术，并且激光熔敷技术的成本相对来说不高，因此，激光熔敷技术在未来工业生产方面[10]，将会有一个很好地市场发挥。激光熔覆技术虽然是在材料本身表面加入不同的合金材料，但是熔敷技术仍然能够保持原来材料的合金成分，稀释率才达到5~8%，对于基体来说，只有很少的一部分与熔敷金属进行了熔合，大多数还保持原来的形貌和性能，并且熔敷层下面的热影响区，也非常小，这部分区域和熔敷层相互影响相互作用，才能够很好地提高材料整体的性能，同时可以根据需要，在基体上熔敷所需性能的熔敷合金粉末，这样就能够获得性能非常良好的熔敷层（耐磨、耐腐蚀、耐热、高强度、高硬度）[11]。论文网

1。1。2激光熔敷的机理

激光熔覆的基本原理：在氦气、氩气等惰性气体的保护下，激光束伴随送粉装置喷嘴在基体表面运动，喷出的金属粉末在高能密度激光作用下迅速熔化，基材表面也发生微熔，在基体表面迅速形成一个熔池，在激光照射下，由于能量密度分布不均匀，熔池内的温度分布也不均匀而使得表面张力大小不同，温度低的区域张力大，温度高的区域张力小，表面张力的大小不同，使熔液从表面张力小的区域流向表面张力大的区域，高度差就会因此形成，熔液在重力的作用下重新流回熔池，这样就形成对流[12]。熔液的对流有非常积极的作用，它能够使基体和熔敷金属不断熔合，使熔池中的成分和组织均匀化[13]。激光束结束后，熔液快速冷却，在基体表面凝固形成熔覆层。由于激光束的热影响，基体材料成为了一个巨大的熔热体，熔覆层是在很高的过冷度条件下进行冷却的，这个过程是非平衡的，因此使得熔覆层的抗腐蚀性能、硬度和耐磨性能改善，得到非晶结构的显微组织。在激光熔覆后，合金粉末和基材表面之间形成呈冶金结合的熔覆层，综合性能优越。激光熔覆原理图如图1-1所示[14]。

图1-1激光熔覆原理图

1。1。3激光熔敷的特点

与其他表面加工手段相比，激光熔覆的显著特点为：

（1）熔覆层具有快速冷却的特点，因此会形成晶粒较小的组织（快冷速率约为103～106°C/s），晶粒显著细化、固溶度增加、元素偏析程度降低并且能形成亚稳相等，这时候形成的微观组织与结构是平时工艺形成不了的，获得具有优异性能的熔敷层[15]。

（2）在激光熔覆中，激光束的能量一部分用于熔化基体，一部分用于熔化合金粉末，从而形成基体和熔敷层的冶金结合，而且会形成致密的熔敷层。