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激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响

激光熔覆是近年来新兴的一种表面强化技术,它是通过在基材表面添加熔覆材料,并利用激光束使之与基材表面一薄层熔合,在材料表面形成一定厚度的合金层,从而改善和提高材料表面的耐磨、耐蚀、耐疲劳等一系列性能,与传统表面强化工艺相比,激光熔覆在提高工程构件产品性能的同时还能够降低生产成本,迅速受到了国内外许多科技工作者的关注。

激光熔覆工艺对熔覆层的质量起着至关重要的作用,这些工艺参数的变化会直接影响到熔池与基体材料的温度场,最终将会影响到熔覆层结晶的形态、晶粒大小和微观结构。若以激光输出功率和扫描速率作为影响参数,对激光熔覆层组织会有哪些影响呢?

工艺参数调整搭配

激光熔覆工艺参数

对熔覆层组织和性能的影响

宝宇激光深耕激光熔覆研究及应用,结合国内外优势为企业提供激光制造产业化技术的全生产链解决方案,对上述问题进行了试验:

宝宇激光工程师,对上述样件进行激光熔覆后,对含熔覆层区域进行研磨抛光,采用扫描电子显微镜和光学显微镜对熔覆层微观组织及力学性能进行表征,结果表明:

1、激光熔覆后的复合层与基材之间形成了良好的冶金结合 ,其组织主要由马氏体a一Fe和碳氮化物Ti (CN)颗粒组成。

2、在其他工艺参数一定的条件下 ,随着扫描速率的增大 ,胞状枝晶组织逐渐变得细小、致密均匀 ,无明显各向异性。

3、在其他工艺条件相同的情况下 ,随着激光功率的增大 ,熔覆层的晶粒长大倾向明显,枝晶的方向性增强 ,组织变化由树枝晶到细小的胞状树枝晶组织 ,再到粗大的胞状树枝晶组织。

不同扫描速率对熔覆层组织的影响
不同激光功率对熔覆层微观组织的影响

激光熔覆是一个非常复杂的物理过程,除了激光功率及扫描速率,还有光斑直径、熔覆速度、离焦量、送粉速度、预热温度、送粉方式,会对熔覆层的孔隙率、硬度、结合强度、稀释率、冷热疲劳性能、表面粗糙度等有很大影响,须采用合理的控制办法将这些参数控制在激光熔覆工艺允许的范围内。通过深入分析不同参数对激光熔覆层质量的影响,探究出合适的激光熔覆工艺及高性能激光熔覆层,对促进激光熔覆的广泛应用具有重要意义。

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