激光熔覆的理论研究

24 Aug,2021

激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面的耐磨，耐蚀,耐热,抗氧化及电器特性等的工艺方法。它始于1974年,而兴起于20世纪80年代可以在低成本钢板上制成高性能表面,代替大量的高级合金，以节约贵重、稀有的金属材料,提高材料的金属性能,降低能源消耗，适用于局部易磨损冲击、剥蚀、氧化及腐蚀等零部件，具有广阔的发展前景。正因为其发展潜力很大，经济效益可观，所以引起了国内外的普遍重视,纷纷投入人力、物力、财力进行研究。

激光熔覆与其他表面强化技术相比,具有如下特点: 1.冷却速度快(10°C/s),组织具有快速凝固的典型特征:2.热输入和畸变较小，涂层稀释率低;3.粉末选择几乎没有任何限制特别是可在低熔点金属表面熔覆高熔点合金;4.能进行选区熔覆，材料消耗少，具有卓越的性能价格比;5.光束可以瞄准难以接近的区域进行熔覆;6.工艺过程易于实现自动化。

激光熔覆的理论研究

激光熔覆是一个动态熔化过程，熔池尺寸小，不仅存在着传热现象,而且也存在着对流、质量传递等,它们直接影响熔池的宏观形貌、偏析、组织和成分的均匀性及其他物理冶金性能。由于激光熔覆采用的激光功率较高,加热和冷却速率都极快;同时熔池的尺寸较小，温度极高,用实验的方法测量熔池中液体的温度分布有一定的困难,许多研究者做了大量研究工作,从不同的方向建立了激光熔覆的热计算模型,这些工作主要分为两个方向:一是对激光熔覆所需的功率参数进行计算预测;二是激光加热温度场的计算模拟，通过激光加热温度场来分析激光熔覆中的温度场流场及传质等情况"。随着计算机技术和红外测温技术的发展,人们开始尝试利用红外热成像技术实际测量激光熔覆的温度场,利用专门软件对红外热图像进行分析,得到最高温度、单点温度、等温分布、冷却速率等结果,为激光熔覆温度场的获得开辟了一条新的思路。