激光熔覆快速成形技术是一项复合技术，它由激光熔覆技术和快速成形技术相结合，包含了两种技术的各自优势，目前这项技术已经被广泛应用于生产制造和修复复杂零件领域[5]。

1。2 高速钢轧辊的研究现状

1。2。1 轧辊简介

1。2。2 热轧辊工作概况

1。2。3 高速钢轧辊的发展及研究现状

1。2。4 高速钢轧辊的制造工艺

1。3 激光熔覆技术

1。3。1 激光熔覆原理

激光熔覆技术是一项先进的材料表面改进技术，无论在军事还是民用领域都有着广阔的应用前景。激光技术诞生于20世纪60年代，对整个科技领域的发展起到了重要的推动作用。激光器有许多种类，按激光的工作介质分类可分为：气体激光器（CO2激光器应用最广泛），固体激光器，半导体激光器，化学激光器，X射线激光器，光纤激光器，液体激光器，自由电子激光器等。尤其是大功率激光器的出现，在材料领域发挥着越来越重要的位置。

激光熔覆技术是利用高能量密度的激光束将某些具有不同成分、性能的合金材料与基体材料表面迅速结合。两种材料快速熔化并以极高的速度熔合及凝固在基体材料表面形成一种新的复合层，以此获得基体材料不具有的一些性能如高硬度、高耐磨性、抗氧化性以及耐腐蚀性等。

激光熔覆快速成形技术是由快速原型技术及激光熔覆两种技术结合而成的，具有良好的应用前景。与传统表面涂层技术相比激光熔覆技术有以下优点：能制造结构复杂的金属零件、降低生产成本、缩短生产周期、应用多种领域、可选材料广泛、熔覆过程可控易调节、对基体材料影响小、材料性能获得改善。

1。3。2 激光熔覆工艺影响因素

在激光熔覆工艺中最重要的通常是熔覆层所选用的材料，目前广泛应用的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料。其中，又以镍基材料应用最多，与钴基材料相比，其价格便宜。目前的激光熔覆工艺按熔覆材料的供给方式可分为预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。前者是在激光束照射之前将粉末至于基体材料表面，后者是在激光熔覆的同时进行送粉。

激光熔覆系统由激光、气体、粉末、工件等组成，除了熔覆材料和送粉方式外还有许多因素影响着熔覆层的质量[12]。

（1）激光器参数：激光功率、光斑尺寸、光束模式、光波波长、离焦量。

（2）加工工艺参数：扫描速度、送粉速率、搭接率、载流气体气压。

（3）环境条件：预热、缓冷条件、保护气体。

（4）材料特性：基体材料与熔覆材料物理化学特性、熔覆材料对基体材料的浸润性、基体材料与熔覆材料的固溶度、熔覆材料对激光的吸收率等。

只有这些影响因素相互调整优化才能得到优质的熔覆层，而在这些因素中，最重要的因素有激光功率、光斑尺寸、送粉速率及扫描速度，这些因素决定了结合层的微观组织、宏观形貌和机械性能。

1。3。3 激光熔覆工艺的应用及前景

从激光熔覆技术的出现到现在，已经有了很大的进步。我国从二十多年前开始对这一领域展开研究，目前的研究方向主要有：轧辊再制造研究[13]、制备高速钢涂层的工艺与组织性能研究[14]、金属线材拉拔卷筒表面合金化研究[15]、激光重熔45钢工艺研究、冶金热轧辊材料的激光表面合金化研究[16]。

国内的激光熔覆技术虽然发展晚，但进展迅速，适用于激光熔覆的基体材料也从开始时的碳钢、合金钢扩展到稀有材料和有色金属等。利用激光熔覆工艺对基体材料进行修复改善性能取得了广泛的进展与应用，特别是对轧辊领域出现的疲劳、磨损等表面失效形式有较好的修复作用。通过激光熔覆技术可以制造高速钢复合轧辊，获得高耐磨性、高热稳定性、抗热疲劳性能优良的轧辊，以此可加快推动我国高速钢复合轧辊行业的发展。