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激光熔覆技术
汇报人：AA
2024-01-19
激光熔覆技术概述
激光熔覆设备与系统
材料选择与制备工艺
激光熔覆工艺参数优化与控制
涂层性能评价与测试方法
激光熔覆技术应用案例展示
目录
激光熔覆技术概述
激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，通过高能激光束将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面薄层迅速加热并熔化，再快速凝固形成稀释度极低、与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等。
定义
激光熔覆技术自20世纪70年代问世以来，得到了迅速的发展，已成为国内外激光表面改性研究的热点。进入20世纪80年代以来，高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，为这一技术的应用提供了强有力的手段，使得激光熔覆技术得以迅速的发展。
发展历程
原理
激光熔覆技术是利用高能密度的激光束将具有不同成分、性能的合金粉末或陶瓷粉末与基体表面薄层一起熔化，并快速凝固后形成稀释度极低、与基体材料呈冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等。
工作过程
在激光熔覆过程中，高能激光束首先作用于基体表面，使其迅速熔化形成熔池，同时合金粉末或陶瓷粉末通过送粉装置送入熔池中，与基体材料一起熔化并快速凝固，形成一层具有优异性能的涂层。
VS
激光熔覆技术广泛应用于航空航天、石油化工、汽车制造、模具制造、五金工具、机械制造等领域。例如，在航空航天领域，激光熔覆技术可用于制造高性能的航空发动机叶片；在石油化工领域，可用于提高管道的耐腐蚀性；在汽车制造领域，可用于提高汽车发动机的耐磨性和耐腐蚀性。
市场需求
随着现代工业对高性能材料和零部件的需求不断增长，激光熔覆技术的市场需求也在不断扩大。特别是在高端装备制造领域，如航空航天、能源、交通等领域，对高性能材料和零部件的需求更加迫切，这为激光熔覆技术的发展提供了广阔的市场空间。
应用领域
激光熔覆设备与系统
CO2激光器
01
以CO2气体作为增益介质，通过放电激励产生激光。具有高功率、高效率、光束质量好等优点，但波长较长，对金属材料的吸收率较低。
YAG激光器
02
以钇铝石榴石晶体作为增益介质，通过闪光灯或激光二极管泵浦产生激光。具有波长短、对金属材料吸收率高、光束质量好等优点，但功率相对较低。
光纤激光器
03
以光纤作为增益介质，通过半导体激光器泵浦产生激光。具有结构紧凑、光束质量好、效率高、维护成本低等优点，是目前激光熔覆领域的主流激光器。
粉末输送器
用于将熔覆粉末均匀地输送到激光光斑处，通常采用气动或机械方式进行输送。粉末的粒度、成分和输送速度对熔覆层的质量和性能有重要影响。
控制系统
用于控制粉末输送器的运行和粉末的输送量，以实现精确的熔覆层厚度和成分控制。控制系统通常采用PLC或工业计算机进行实现，具有高度的自动化和智能化水平。
用于对激光器、光学元件等设备进行冷却，以保证设备的稳定运行和延长使用寿命。冷却方式通常采用水冷或风冷。
冷却系统
用于在熔覆过程中提供保护气体，以防止熔覆层氧化或污染。常用的保护气体包括氩气、氮气等惰性气体。
气体保护系统
用于清除熔覆过程中产生的烟尘和飞溅物，以保持工作环境的清洁和安全。除尘系统通常采用吸尘器或集尘器进行实现。
除尘系统
材料选择与制备工艺
铁基合金粉末
镍基合金粉末
钴基合金粉末
钛合金粉末
01
02
03
04
具有良好的耐磨、耐腐蚀性能，主要用于要求较高的机械零件修复。
高温性能优异，耐腐蚀、耐磨损，适用于高温工况下的零件修复。
具有优异的耐磨、耐腐蚀性能，适用于高负荷、高温等恶劣工况。
重量轻、强度高，具有优异的耐腐蚀性能和生物相容性，适用于航空、医疗等领域。
具有高硬度、高耐磨、高耐腐蚀等性能，适用于磨损、腐蚀严重的零件修复。
氧化铝陶瓷粉末
氮化硅陶瓷粉末
碳化硅陶瓷粉末
具有优异的耐高温、耐腐蚀、耐磨损等性能，适用于高温、高压等恶劣工况。
具有高硬度、高韧性、耐磨损等性能，适用于高速切削、磨削等领域。
03
02
01
金属-陶瓷复合粉末
综合了金属和陶瓷的优点，既具有金属的韧性，又具有陶瓷的硬度、耐磨性，适用于复杂工况下的零件修复。
原料准备→配料→混合→干燥→筛分→包装。
严格控制原料质量，确保粉末的化学成分和物理性能符合要求；配料时要按照一定比例进行混合，确保粉末的均匀性；干燥过程中要控制温度和湿度，避免粉末结块；筛分时要选择合适的筛网，确保粉末的粒度分布符合要求；包装时要密封严实，防止粉末受潮和氧化。
工艺流程
注意事项
激光熔覆工艺参数优化与控制
激光功率直接影响熔覆层的深度和宽度，功率过低可能导致涂层与基体结合不良，功率过高则可能产生裂纹或气孔。
激光功率
扫描速度影响涂层的厚度和均匀性，速度过快可能导致涂层过薄，速度过慢则可能产生流淌现象
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