激光熔覆粉末材料特性与应用前景

27 Aug,2024

　　激光熔覆技术作为一种先进的表面处理技术，通过高能激光束将特定粉末材料快速熔化并凝固在基体表面，形成一层具有优良性能的涂层。这一过程中，激光熔覆粉末的选择至关重要，不仅决定了涂层的性能，还直接影响到激光熔覆技术的应用效果。

　　材料分类与特性

　　激光熔覆粉末按照材料成分构成主要分为自熔性合金粉末、复合粉末和陶瓷粉末三大类。

　　自熔性合金粉末：主要包括铁基(Fe)、镍基(Ni)、钴基(Co)合金粉末。这类粉末含有硼(B)和硅(Si)等元素，具有自脱氧和造渣性能，能够改善熔覆层与基体金属的结合力，并减少夹杂和含氧量。其中，Ni基自熔性合金粉末以其良好的润湿性、耐蚀性、高温自润滑作用和适中的价格，在激光熔覆材料中研究最多、应用最广。

　　复合粉末：由碳化物、氮化物、硼化物、氧化物及硅化物等高熔点硬质陶瓷材料与金属混合或复合而成。复合粉末能够结合金属的强韧性和陶瓷材料的耐磨、耐蚀、耐高温等特性，制备出具有优异性能的复合涂层。例如，镍包碳化物粉末在激光熔覆过程中能够有效保护碳化物芯核，避免其烧损和失碳。

　　陶瓷粉末：主要包括硅化物陶瓷粉末和氧化物陶瓷粉末，以氧化物陶瓷粉末(如氧化铝和氧化锆)为主。陶瓷粉末具有优异的耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化特性，常用于制备高温耐磨耐蚀涂层。然而，由于陶瓷粉末与基体金属的热膨胀系数等物性差异较大，熔覆层易出现裂纹和孔洞等缺陷。

　　应用前景

　　激光熔覆粉末在航空航天、汽车制造、石油化工、机械制造等领域具有广泛的应用前景。例如，在航空航天领域，激光熔覆技术可用于修复发动机叶片等关键部件的磨损和损伤;在汽车制造领域，可用于提高发动机缸体、曲轴等零部件的耐磨性和耐腐蚀性;在石油化工领域，可用于制备耐腐蚀的管道和阀门等。

　　随着科学技术的不断进步和激光熔覆技术的日益成熟，激光熔覆粉末的种类和性能将不断丰富和完善，其应用领域也将进一步拓展和深化。未来，激光熔覆粉末将成为推动制造业转型升级和高质量发展的重要力量。