激光熔覆耐磨涂层的研究进展

激光熔覆技术的研究进展(一)介绍了激光熔覆技术的发展、应用、设备及工艺特点，简述了激光熔覆技术的国内外研究现状，指出了激光表面改性技术存在的问题，展望了激光熔覆技术的发展前景。

0引言激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，是指激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的一种表面强化方法[1~3]。

如对60#钢进行碳钨激光熔覆后，硬度最高达2200HV以上，耐磨损性能为基体60#钢的20倍左右。

在Q235钢表面激光熔覆CoCrSiB合金后，将其耐磨性与火焰喷涂的耐蚀性进行了对比，发现前者的耐蚀性明显高于后者[4]。

激光熔覆技术是一种经济效益很高的新技术,它可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本,节约贵重稀有金属材料，因此,世界上各工业先进国家对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视[1-2、5-7]。

1 激光熔覆技术的设备及工艺特点目前应用于激光熔覆的激光器主要有输出功率为1~10kW的CO2激光器和500W左右的YAG激光器。

对于连续CO2激光熔覆,国内外学者已做了大量研究[1]。

近年来高功率YAG激光器的研制发展迅速,主要用于有色合金表面改性。

据文献报道,采用CO2激光进行铝合金激光熔覆,铝合金基体在CO2激光辐照条件下容易变形,甚至塌陷[1]。

YAG激光器输出波长为1.06μm,较CO2激光波长小1个数量级,因而更适合此类金属的激光熔覆。

同步注粉式激光表面熔覆处理示意图[8]激光熔覆按送粉工艺的不同可分为两类:粉末预置法和同步送粉法。

两种方法效果相似,同步送粉法具有易实现自动化控制,激光能量吸收率高,无内部气孔,尤其熔覆金属陶瓷,可以显著提高熔覆层的抗开裂性能,使硬质陶瓷相可以在熔覆层内均匀分布等优点。

激光熔覆技术研究现状及其发展一、本文概述激光熔覆技术，作为一种先进的表面处理技术，近年来在材料科学、机械制造、航空航天等领域引起了广泛关注。

本文旨在全面综述激光熔覆技术的研究现状及其发展趋势，以期为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考。

文章首先将对激光熔覆技术的基本原理、特点及其应用领域进行简要介绍，然后重点分析当前激光熔覆技术的研究热点和难点，包括材料选择、工艺优化、性能评估等方面。

在此基础上，文章将探讨激光熔覆技术的发展趋势和未来展望，包括新材料、新工艺、新技术的应用以及环境友好型、智能化、高效化的发展趋势。

通过本文的综述，读者可以对激光熔覆技术的最新研究成果和发展动态有一个全面而深入的了解，为相关领域的研究和实践提供有益的借鉴和指导。

二、激光熔覆技术的研究现状激光熔覆技术自问世以来，就凭借其独特的优势在材料科学与工程领域引起了广泛的关注和研究。

该技术以其高精度、高能量密度和快速加热冷却过程等特点，使得在材料表面实现高质量、高性能的熔覆层成为可能。

随着科技的不断发展，激光熔覆技术的研究现状呈现出以下几个主要特点。

在材料选择方面，激光熔覆技术已经不仅仅局限于金属材料的熔覆。

近年来，陶瓷、高分子材料甚至复合材料的激光熔覆也开始得到研究，这极大地扩展了激光熔覆技术的应用范围。

同时，对于金属材料的熔覆，也逐步实现了多元化，涵盖了铁基、镍基、钴基等多种合金材料。

在熔覆过程控制方面，研究者们通过引入数值模拟、智能控制等技术手段，实现了对激光熔覆过程更为精准的控制。

这包括对激光功率、扫描速度、送粉速度等关键参数的优化，以及对熔池温度、形貌的实时监控和调控。

这些技术的发展，使得激光熔覆的质量稳定性和重复性得到了显著提升。

再次，在熔覆层性能提升方面，研究者们通过设计合理的熔覆层结构和成分，实现了对熔覆层硬度、耐磨性、耐腐蚀性等多种性能的提升。

同时，还通过引入纳米颗粒、增强相等手段，进一步优化了熔覆层的显微组织和性能。

浅谈激光熔覆技术研究进展一、本文概述激光熔覆技术，作为一种先进的表面工程技术，自其诞生以来，就因其在材料改性、表面强化和零件修复等方面的独特优势，受到了广泛的关注和研究。

该技术利用高能激光束将涂层材料快速熔化并与基材形成冶金结合，从而实现对基材表面的强化和改性。

随着科学技术的不断发展，激光熔覆技术在基础理论、材料体系、工艺技术和应用领域等方面都取得了显著的进展。

本文旨在全面概述激光熔覆技术的研究进展，通过梳理国内外相关文献和研究成果，分析激光熔覆技术的最新发展动态和趋势。

文章将首先介绍激光熔覆技术的基本原理和特点，然后重点讨论激光熔覆材料的研究现状，包括涂层材料的种类、性能要求及制备方法。

接着，文章将探讨激光熔覆工艺技术的优化与创新，包括激光参数、送粉方式、预热处理等因素对熔覆层质量的影响。

文章将展望激光熔覆技术在不同领域的应用前景，尤其是在航空航天、汽车制造、生物医学等领域的应用潜力。

通过本文的阐述，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考，推动激光熔覆技术的进一步发展和应用。

二、激光熔覆技术原理及特点激光熔覆技术是一种先进的表面工程技术，它利用高能激光束对基材表面进行快速加热，使预置的涂层材料在基材表面熔化并与基材形成冶金结合。

这种技术结合了激光技术和冶金技术的优点，能够在短时间内实现材料的快速熔化和凝固，从而改善基材的表面性能。

激光熔覆技术的原理主要包括激光与物质的相互作用、涂层材料的熔化和铺展、以及熔池的形成与凝固等过程。

在激光束的作用下，涂层材料迅速熔化，并与基材表面形成熔池。

随着激光束的移动，熔池逐渐铺展并填充基材表面的缺陷和不平整处。

随后，熔池迅速冷却并凝固，形成与基材牢固结合的涂层。

激光熔覆技术具有许多显著的特点。

激光束的能量密度高，加热速度快，能够实现涂层材料的快速熔化和凝固，减少热影响区和热变形。

激光熔覆技术能够实现精确控制，通过调整激光功率、扫描速度和涂层材料的成分等参数，可以制备出具有不同性能和功能的涂层。

研究述评丨深度Research Review Special激光熔覆高墻合金涂层摩擦磨损性能的研究进展丁林(皖西学院机械与车辆工程学院，安徽六安237012)［摘要］高爛合金凭借特有的合金设计理念和优异的性能，在工业生产中具有巨大的应用潜力，并已成为研究学者关注的焦点。

概括了高爛合金的设计准则和性能特性。

激光熔覆作为一种新型的表面工程技术,为高爛合金的工业应用开辟了新的空间。

同时，重点阐述了激光熔覆高爛合金涂层摩擦磨损性能的研究进展，并展望了激光熔覆高爛合金未来的研究发展方向。

［关键词］激光熔覆；高爛合金;摩擦磨损性能;研究进展0引言材料是与能源和信息一起被视作对当今社会发展起到极其重要作用的三大支柱产业。

金属材料是材料领域中最为常见的一类，其在国防、设备以及日常生活中起着其他材料无法替代的作用。

金属材料—般是指纯金属和合金两个大类。

铝、铮、铁、猛、钳等纯金属由于其性能单一而无法满足现代社会工业发展的需求⑴。

随着现代科技和制造业的快速发展,人们对在不同工况下工作设备的摩擦磨损性能要求愈来愈高，因而，众多科研人员对合金进行了深入研究,将几种纯金属元素相混合,或再添加少量碳化物、氮化物等，制备出各种类型的合金，这往往能极大地提高材料的使用性能⑵，例如钻基合金、镁合金、耙合金、镰基合金、铁基合金等37］,已广泛应用于工业和实际生产中。

然而这些传统合金主要是基于一种主元素，其它元素作为微量添加，虽然通过添加特定的合金元素可以提高合金的某些使用性能，但这或多或少都会受制于主元素特性的限制，无法进一步提升其机械性能。

因此新的材料设计理念的提出更为迫在眉捷。

2004年，中国台湾清华大学叶均蔚教授冲破传统合金的设计理念,创新性地提出了"高燔合金”的概念。

高燔合金，即多主元高燔合金，指的是包含5或5以上的组元,且各组元含量均在5%到35%之间的新兴合金体系。

同年，叶均蔚通过CuCoNiCrAlJe这一合金系阐述了此类合金的理论设计依据、微观组织特征及优异的力学性能囲。

135管理及其他M anagement and other激光熔覆技术制备镍基合金涂层的研究进展张 勇1，王 涛1，李冰冰2，雷 刚2，王 坤2（1.国家能源费县发电有限公司，山东 临沂 273425；2.烟台龙源电力技术股份有限公司，山东 烟台 264006）摘 要：激光熔覆技术是一种以不同的填料方式在被涂覆基体的表面进行涂层材料的新放置方式，在快速凝固之后，形成稀释度极低的表面涂层。

这样的表面涂层能够有效结合冶金技术，并且能够对基体材料表面的耐磨、耐腐蚀、耐热、抗氧化等性能进行提升，镍基合金粉末的耐腐蚀性很好，应用极为广泛，作为主要涂层之一，其组分较容易清晰分辨，镍基合金粉末被熔覆在不锈钢上作为涂层，或者被熔覆在低碳钢基体上，呈现出致密的涂层特质，宏观形貌排列样式良好。

本文试图对激光熔覆技术制备镍基合金涂加以研究，从而能够对这种重要技术的发展加以说明，给予研究，对相关领域内的同行提供参考。

关键词：激光；熔覆技术；镍基合金涂层；创新研究中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）21-0135-2收稿日期：2021-10作者简介：张勇，男，生于1978年，山东泰安人，本科，高级工程师，研究方向：大型火力发电机组运行与节能优化。

激光熔覆的激光器主要有CO 2激光器和固体激光器，主要包括碟片激光器、光纤激光器和二极管激光器，由于老式灯泵浦激光器光电转换效率低、维护烦琐等问题，逐渐淡出了市场。

关于CO 2激光连续熔覆，国内外学者对此课题很感兴趣，通过大量研究，高能固体激光器的发展速度越来越快，被用于对有色合金进行表面改性。

根据送粉工艺的不同，激光熔覆可以分为两类：粉末预熔法和同步送粉法。

两者效果相似，同步送粉方式易于实现自动控制，激光能量吸收率高。

镍基合金粉末的耐腐蚀涂层和制备方法具有独特性，所以在探究这种更加适合激光熔覆技术的镍基合金粉末材料特性时，要考虑耐高温浓硫酸腐蚀能力，利用激光熔覆技术，使用镍基合金粉末，采用相应的耐腐蚀涂层进行制备，能够有效解决镍基合金粉末形状不稳定等问题。

激光熔覆高熵合金涂层的研究进展激光熔覆高熵合金涂层是一种应用于材料表面改性工艺中的新型技术。

高熵合金是指由五种或更多元素构成的合金，具有优异的力学性能和化学稳定性。

激光熔覆是一种通过高能量密度激光束将粉末材料瞬间熔化并喷射到基体表面形成涂层的过程。

本文将对近年来激光熔覆高熵合金涂层的研究进展进行探讨。

近年来，激光熔覆高熵合金涂层的研究逐渐受到关注。

首先，研究人员通过调控激光功率、扫描速度和激光束偏转等参数，成功制备出了具有较好性能的高熵合金涂层。

例如，通过优化激光功率和扫描速度可以有效控制涂层的微观结构和组织形貌，提高涂层的致密性和界面结合力。

此外，通过使用激光束偏转技术，可以实现对涂层表面的复杂几何形状进行加工。

其次，研究人员还通过合金元素的选择和调节，进一步改善了高熵合金涂层的性能。

例如，增加合金元素含量可以提高涂层的硬度和耐磨性，而添加助剂元素则可以改善涂层的耐腐蚀性能。

此外，研究人员还尝试了不同组元比例的高熵合金涂层，并通过分析其相组成和组织结构，探索了合金元素对涂层性能的影响机制。

此外，研究人员还对激光熔覆高熵合金涂层的力学性能进行了深入研究。

通过压缩试验、拉伸试验和硬度测试等手段，研究人员评估了高熵合金涂层的力学性能。

研究结果表明，高熵合金涂层具有较高的硬度和优异的抗磨损性能，且其力学性能与传统合金涂层相比具有较大优势。

最后，研究人员还对激光熔覆高熵合金涂层的应用进行了拓展。

由于高熵合金涂层具有良好的耐磨、耐腐蚀和高温性能，可以应用于航空航天、汽车制造和能源领域等多个工业领域。

例如，在汽车发动机缸体上涂覆高熵合金涂层，可以提高其耐磨性和使用寿命。

在航空航天领域，高熵合金涂层可以应用于发动机涡轮叶片和航空发动机冷却片等高温部件。

因此，激光熔覆高熵合金涂层具有广阔的应用前景和市场潜力。

综上所述，激光熔覆高熵合金涂层的研究进展在材料表面改性领域具有重要意义。

通过合理地选择合金元素、优化加工参数和控制涂层结构，可以制备出具有优异性能的高熵合金涂层。

激光熔覆高熵合金涂层的研究现状及存在的问题激光熔覆技术是一种常用的表面改性技术，可以通过在基材表面刻蚀得到所需的复杂结构和性能，广泛应用于冶金、航空航天、汽车等行业。

高熵合金是一种特殊的合金材料，具有出色的力学性能和耐热性能，在高温和高应力环境下表现出优异的综合性能。

因此，研究激光熔覆高熵合金涂层对于提高材料表面性能具有重要意义。

本文将从高熵合金及其涂层的特点、激光熔覆技术的应用、研究现状和存在的问题等方面进行综述。

一、高熵合金的特点高熵合金是一种由五种或更多元素构成的合金，其中每种元素的摩尔含量相近。

高熵合金与传统合金相比具有以下几个显著特点：1. 多元元素：高熵合金由多种元素组成，具有均匀的化学成分，这使得它们在合金的微结构上具有很高的复杂性。

2. 高熵性：高熵合金的熵值接近理论熵上限，即具有高度混乱的排列态。

这种高度混乱的排列方式使得高熵合金具有出色的力学性能和耐热性能。

3. 均匀性：高熵合金中各种元素的分布是均匀的，这使得高熵合金具有很高的韧性和抗腐蚀性。

二、激光熔覆技术的应用激光熔覆是一种基于激光焊接的表面改性技术，通过在基材表面加热并熔化材料，然后迅速冷却形成涂层，可以有效地提高材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。

激光熔覆技术在冶金、航空航天、汽车等行业具有广泛的应用，可以大幅提高材料的使用寿命和性能。

三、激光熔覆高熵合金涂层的研究现状目前，对于激光熔覆高熵合金涂层的研究主要集中在以下几个方面：1. 材料开发：研究者通过调控高熵合金中的元素含量和种类，寻找合适的高熵合金材料，以提高涂层的性能。

2. 工艺优化：激光熔覆工艺参数的选择对于涂层的性能具有重要影响。

研究者通过优化激光功率、扫描速度、熔覆层数等参数，以提高涂层的致密性和硬度。

3. 相变控制：高熵合金涂层的相变过程对于涂层性能具有重要影响。

研究者通过控制激光熔覆参数和熔覆材料的组成，以控制涂层相变过程，提高涂层的力学性能和耐热性能。

316L不锈钢表面激光熔覆Ni60合金涂层的工艺优化与性能研究目录一、内容描述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究意义 (3)1.3 国内外研究现状及发展动态 (5)二、实验材料与方法 (6)2.1 实验材料 (7)2.2 实验设备 (8)2.3 实验方法 (9)三、激光熔覆Ni60合金涂层的组织结构与性能分析 (10)3.1 组织结构分析 (11)3.2 性能测试 (12)四、工艺优化与性能关系研究 (14)4.1 激光功率对涂层性能的影响 (15)4.2 熔覆速度对涂层性能的影响 (16)4.3 Ni60合金粉末粒度对涂层性能的影响 (16)4.4 焊接参数对涂层性能的影响 (18)五、最佳工艺参数确定与验证 (19)5.1 最佳激光熔覆工艺参数的确定 (20)5.2 最佳工艺参数下的涂层性能验证 (21)5.3 工艺优化后的经济性和环保性分析 (22)六、结论与展望 (23)6.1 研究成果总结 (24)6.2 存在问题与不足 (26)6.3 后续研究方向与应用前景展望 (27)一、内容描述本研究旨在通过优化激光熔覆工艺参数，实现316L不锈钢表面Ni60合金涂层的制备与性能提升。

我们首先对316L不锈钢进行预处理，以去除表面杂质和氧化层。

采用高功率YAG激光器对预处理后的不锈钢表面进行熔覆处理，同时将Ni60合金粉末均匀铺设在激光束扫描的区域。

在激光熔覆过程中，我们重点关注了激光功率、扫描速度、送粉速率等关键参数对涂层质量的影响。

通过调整这些参数，我们得到了具有不同微观结构和性能的Ni60合金涂层。

我们还对涂层的截面形貌、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能指标进行了系统测试。

通过对实验数据的分析，我们揭示了激光熔覆工艺参数对Ni60合金涂层性能的显著影响规律，并找到了优化涂层性能的方法。

本研究不仅为316L不锈钢表面Ni60合金涂层的制备提供了理论依据和实验指导，而且对于推动高性能材料在工业领域的应用具有重要意义。

钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究钛合金材料因其良好的生物相容性和力学性能，被广泛应用于医疗领域。

然而，其表面的生物活性仍然有待提高。

为了提高钛合金表面的生物活性，研究人员开始采用激光熔覆技术制备生物陶瓷涂层，并对其生物活性进行深入研究。

激光熔覆技术是一种将陶瓷材料熔化并喷洒在金属表面形成涂层的方法。

在钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层的过程中，激光的熔覆温度、喷洒速度和陶瓷材料的种类等因素对涂层的质量和生物活性有着重要影响。

因此，选择合适的工艺参数和材料具有重要意义。

研究表明，激光熔覆制备的生物陶瓷涂层具有良好的结合强度和致密性。

这是因为激光能量的作用下，陶瓷材料与钛合金表面发生反应，形成了良好的界面。

同时，激光熔覆技术还能够提高涂层的生物活性。

一些研究表明，激光熔覆制备的生物陶瓷涂层能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生，具有巨大的潜力在骨缺损修复和植入物表面修饰方面的应用。

除了生物活性，激光熔覆制备的生物陶瓷涂层还具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

这使得其在膝关节和髋关节等关节植入物的表面涂覆应用中具备优势。

研究人员通过多种方法对激光熔覆制备的生物陶瓷涂层进行了生物性能测试，研究结果表明其生物相容性良好，并且对骨细胞具有良好的生长和附着性。

此外，研究人员还对激光熔覆制备的生物陶瓷涂层的生物活性机制进行了探究。

结果表明，涂层表面的微观形貌和化学成分对其生物活性有着重要影响。

具有适当粗糙度和合适元素的涂层能够提供更好的细胞附着和增殖环境。

综上所述，钛合金表面激光熔覆制备的生物陶瓷涂层具有良好的生物活性和生物相容性。

这为其在骨缺损修复和植入物表面修饰等医疗领域的应用提供了良好的前景。

然而，目前钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层的研究还处于初级阶段，没有形成统一的规范和工艺流程。

未来的研究需要进一步探究激光熔覆制备技术的工艺参数和涂层材料的选择，以提高涂层的生物活性和稳定性综上所述，激光熔覆制备的生物陶瓷涂层在骨细胞的生长和骨组织再生方面具有良好的生物活性，且具备耐磨性和耐腐蚀性，在关节植入物表面涂覆方面具有优势。

《超声滚压强化高速激光熔覆Fe基涂层组织及摩擦磨损行为研究》一、引言随着现代工业技术的飞速发展，零件表面的性能需求愈发严苛。

为满足这些需求，高速激光熔覆技术被广泛应用于制造高硬度、高耐磨的Fe基涂层。

然而，传统方法所形成的涂层往往在耐磨性和韧性之间存在权衡关系。

为解决这一问题，本文提出了一种新型的超声滚压强化技术，并对其在高速激光熔覆Fe基涂层中的应用进行了深入研究。

本文将通过实验探究该技术对涂层组织结构的影响，并对其摩擦磨损行为进行详细分析。

二、实验材料与方法1. 材料准备实验所使用的基体材料为某型合金钢，激光熔覆的Fe基粉末则由铁粉、合金元素和增韧相组成。

通过激光熔覆技术，在基体表面制备出涂层。

2. 超声滚压强化处理对激光熔覆后的涂层进行超声滚压处理，通过改变滚压参数（如滚压时间、滚压压力等）来研究其对涂层组织及性能的影响。

3. 实验方法采用光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对涂层的微观组织进行观察；利用硬度计和摩擦磨损试验机对涂层的硬度和摩擦磨损性能进行测试；通过X射线衍射仪分析涂层的相组成。

三、实验结果与分析1. 涂层组织结构分析经过高速激光熔覆后，Fe基涂层呈现出致密的微观结构，晶粒细小且分布均匀。

经过超声滚压处理后，晶粒进一步细化，组织更加致密。

分析表明，超声滚压能够有效地细化晶粒、改善组织结构。

2. 硬度与相组成分析实验结果显示，经过超声滚压处理的Fe基涂层硬度明显提高。

X射线衍射分析表明，涂层中出现了新的硬质相，这些硬质相的生成有助于提高涂层的硬度和耐磨性。

3. 摩擦磨损行为分析通过摩擦磨损试验，发现经过超声滚压处理的Fe基涂层在摩擦过程中表现出更低的磨损率。

这归因于滚压处理后涂层组织致密、硬度提高以及硬质相的生成等因素的综合作用。

此外，滚压处理还能降低涂层的摩擦系数，使其在摩擦过程中具有更好的润滑性能。

四、讨论与展望本研究表明，超声滚压强化技术能够显著改善高速激光熔覆Fe基涂层的组织结构、硬度和耐磨性。