激光熔覆的理論研究

激光熔覆技術(shù)是指以不同的填料方式在被涂覆基體表層上放置挑選的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表層一薄層同時(shí)熔化,并快速凝固后形成稀釋度極低,與基體材料成冶金結(jié)合的表層涂層,從而顯著改善基體材料表層的耐磨，耐蝕,耐熱,抗氧化及電器特性等的工藝方法。它始于1974年,而興起于20世紀(jì)80年代可以在低成本鋼板上制成高性能表層,代替大量的高級(jí)合金，以節(jié)省貴重、稀有的金屬材料,提高材料的金屬性能,下降能源消耗，適用于局部易磨損沖擊、剝蝕、氧化及腐蝕等零部件，具有廣闊的發(fā)展前景。正因?yàn)槠浒l(fā)展?jié)摿艽?，?jīng)濟(jì)效益可觀，所以引起了國(guó)內(nèi)外的普遍重視,紛紛投入人力、物力、財(cái)力進(jìn)行研究。

激光熔覆與其他表層強(qiáng)化技術(shù)相比,具有如下特色: 1.冷卻速度快(10°C/s),組織具有快速凝固的典型特征:2.熱輸入和畸變較小，涂層稀釋率低;3.粉末挑選幾乎沒(méi)有任何限制特別是可在低熔點(diǎn)金屬表層熔覆高熔點(diǎn)合金;4.能進(jìn)行選區(qū)熔覆，材料消耗少，具有卓越的性能價(jià)格比;5.光束可以瞄準(zhǔn)難以接近的區(qū)域進(jìn)行熔覆;6.工藝過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

激光熔覆的理論研究

激光熔覆是一個(gè)動(dòng)態(tài)熔化過(guò)程，熔池尺寸小，不僅存在著傳熱現(xiàn)象,而且也存在著對(duì)流、質(zhì)量傳遞等,它們直接影響熔池的宏觀形貌、偏析、組織和成分的均勻性及其他物理冶金性能。由于激光熔覆采用的激光功率較高,加熱和冷卻速率都極快;同時(shí)熔池的尺寸較小，溫度極高,用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)量熔池中液體的溫度分布有一定的困難,許多研究者做了大量研究工作,從不同的方向建立了激光熔覆的熱計(jì)算模型,這些工作主要分為兩個(gè)方向:一是對(duì)激光熔覆所需的功率參數(shù)進(jìn)行計(jì)算預(yù)測(cè);二是激光加熱溫度場(chǎng)的計(jì)算模擬，通過(guò)激光加熱溫度場(chǎng)來(lái)分析激光熔覆中的溫度場(chǎng)流場(chǎng)及傳質(zhì)等情況"。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展,人們開(kāi)始嘗試?yán)眉t外熱成像技術(shù)實(shí)際測(cè)量激光熔覆的溫度場(chǎng),利用專門軟件對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行分析,得到最高溫度、單點(diǎn)溫度、等溫分布、冷卻速率等結(jié)果,為激光熔覆溫度場(chǎng)的獲得開(kāi)辟了一條新的思路。