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激光熔覆、合金化、淬火、冲击强化、非晶化的特点

来源:激光谷

  发布:cici

关键词:激光熔覆 激光束

2018-04-11

 激光熔覆


概念

 

  是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置所选择的的涂层材料,利用高能密度激光束辐射使之与基体表面一薄层同时快速熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并于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、抗氧化等特性的工艺方法,达到表面改性或修复的目的。

 

特点

 

① 冷却速度快(高达106℃/s),组织具有快速凝固的典型特征,如非稳相、非晶态等;

② 热输入和畸变较小,涂层稀释率低(一般小于5%),与基体呈冶金结合;

③ 粉末选择几乎没有限制,特别是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,具有卓越的性价比;

⑤ 光束瞄准可以使难以接近的区域熔覆;

⑥ 工艺过程易于实现自动化。

 

 

 

 

激光表面合金化

 

概念

 

  是利用高密度的激光束熔化基体表面预置的涂层和部分基体,或者在表面熔化的同时注入某些粉末,膜层或表面在熔池中液态混合后发生快速凝固,在以基体作为溶剂,合金化元素为溶质基础上形成一层浓度相当高且相当均匀的合金层,从而使基体金属表面具有所要求的耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等特殊力学、物理和化学特性。

 

 

特点

 

① 节约贵重金属材料和战略材料,使廉价基体材料得到广泛应用,从而降低生产成本;

② 与常规热处理相比,激光表面合金化能够进行局部处理;

③ 工件变形小,冷却速度快,工作效率高、合金元素消耗少,无需淬火介质

④ 清洁无污染,易于实现自动化

 

 

激光非晶化

 

 

 

 

概念

 

  利用激光辐照将技术表面加热到熔点温度以上并在表面形成熔池,在激光束移走后由于熔体快速凝固导致表面层组织和性能变化的一种工艺。

 

 

 

 

激光冲击强化

 

 

概念

 

  不同于一般的激光加工,不是利用激光产生的热效应,而是利用激光诱导等离子体冲击波产生的力学效应来改善材料表面组织和性能的。

 

 

优势

  

① 激光冲击强化能有效地保护被处理试样表面;

② 激光冲击强化处理具有可叠加性;

③ 激光冲击强化可获得特别高的冲击力,产生很深的强化层;

④ 激光冲击强化可在室温、空气条件下进行,工艺过程清洁、无污染,是一种绿色、环保的表面强化方法,并且处理后试样表面的光洁度较高,特别适合对表面质量要求较高的试样进行局部强化处理;

⑤ 激光便于聚焦和传播,激光冲击加工柔性更好,在常规方法无法进入的局部表面或不规则复杂空间的强化处理方面,具有明显的优势,而且激光冲击强化的控制参数较少(激光功率密度、激光光斑尺寸、激光脉冲持续时间),易于精确定位和控制,便于实现自动化生产;

⑥ 与传统机械喷丸相比,激光冲击处理获得的材料表面残余应力深度可达1 mm,约为机械喷丸的2~5倍,而其加工硬化程度明显低于机械喷丸处理;同时可保留较好的表面形貌,激光冲击处理后的表面不平度明显低于机械喷丸处理;

 

 

 

 

特点

 

① 超高压,冲击波峰压达到数万个大气压;

② 超快,塑性变形时间仅仅几十ns;

③ 超高应变率,达到107s-1,比机械喷丸强化高万倍。