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激光熔覆陶瓷增强金属基复合涂层
研究现状
研究意义:
Ø陶瓷颗粒增强金属基复合涂层既具有陶瓷材料的高硬度、耐高温、耐腐蚀
同时也具有金属材料的高韧性、高强度及高弹性模量等优良的力学性能。
激光熔覆陶瓷颗粒增强金属基复合涂层可减少金属零部件外表的磨损和腐
蚀破坏,有效的提高金属零部件的使用寿命和平安可靠性。
Ø激光熔覆冷却速度快,因此其熔覆层组织晶粒细小;在熔覆过程中激光束
对熔融材料产生强烈搅拌,杂质和气泡等能够浮出熔融材料,因此能够形
成成分均匀、完全致密无缺陷的涂层。此外,激光熔覆层还具有外表光洁
度高、摩擦系数小的特点。
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激光熔覆技术(Lasercladding)
Ø激光熔覆是通过在基材外表添加材料,并利用高能密度的激光束,使材
料与基材外表薄层一起熔化、凝固,最终在基层外表形成冶金结合的添
加层的工艺方法。
Ø在激光熔覆过程中,激光加热工件外表,导致外表薄层金属熔化,与被
送入的粉末一起形成金属熔池。随着激光扫描运动的持续,熔池不断向
前移动,已扫描区域的液态金属冷却凝固,进而形成熔覆带。
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激光熔覆作为一种外表改性工艺,在普通材料的零件外表涂覆一层具有
特殊性能的材料,改善零件外表的耐磨、耐腐蚀等性能,相对传统外表
改性工艺,具有多方面的优越性。
〔1〕可以实现对涂层的精确自动化控制,涂层的厚度变化范围宽,可以
从0.1毫米到几个厘米。
〔2〕与基体产生冶金结合。
〔3〕对基体的热影响小。
〔4〕涂层材料的选择范围宽,可以使用各种金属、陶瓷和金属+陶瓷复
合材料。
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基体材料碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金
基体材料
〔钛合金,由于化学活性高,会和很多元
素形成陶瓷相或金属间化合物〕
激光熔覆材料
激光熔覆材料
金属粉末
金属粉末
陶瓷粉末
熔覆材料陶瓷粉末
熔覆材料
复合粉末
复合粉末
整理PPT
激光熔覆材料
u金属粉末:
u常用的纯金属粉末有W、Mo、Al、Cu、Ni、Ti、Ta、Nb等
u合金粉末有Al-Ni、Ni-Cr、Ti-Ni、Ni-Cr-Al、Co-Cr-W、MCrAlY(M:Co,
Ni,Fe)、自熔性合金等
u自熔性合金粉末中含有硅和硼,能够显著降低合金熔点,增加液态金属
的流动性和对基体的润湿性,可以极大地提高熔覆层的质量。
u按照自熔性合金粉末主要基体成分不同,可以分
u〔其中镍基自熔性合金性价比最高,研究和应用的范围最广〕
整理PPT
激光熔覆材料
u陶瓷材料:
u激光熔覆陶瓷材料可以分为两类:纯陶瓷材料和复合陶瓷材料。
u纯陶瓷材料:Al2O3、Al2O3-13%TiO2、Al2O3/CaF2、ZrO2等
多种材料。
u纯陶瓷材料和金属基体的热膨胀系数差异大,而且本身硬度高、
脆性大,熔覆后容易产生裂纹,发生剥落,影响使用寿命。更
广泛使用的还是复合粉末熔覆。
整理PPT
激光熔覆材料
u复合材料:
u复合粉末是指将单一金属或合金粉末与高熔点陶瓷粉末按照一定比例
混合。在激光熔覆过程中,金属或合金粉末充当粘结相,而陶瓷粉末
充当硬质相,生成包覆型或非完全包覆型的熔覆层。
u通常使用的是自熔性合金,在其中参加碳化物(WC、SiC、TiC、B4C、
Cr3C2等),氧化物(如Al2O3
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