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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。
激光熔覆技术的研究现状及应用陈宝洲（南华大学机械工程学院湖南衡阳邮编：421001）摘要：本文逐次介绍了激光熔覆技术的原理、特点、材料体系、激光熔覆存在的问题、激光熔覆层裂纹产生的原因及防止措施，阐述了其工业应用，最后分析了其发展趋势。
关键词：激光熔覆；材料体系；应用Laser cladding technology research and ApplicationChen Baozhou(College of Mechanical Engineering, University of South China, Heng Y ang, 421001, China) Abstract: This paper introduces the technology of laser cladding by the principle, characteristics, material system, the problems of laser cladding, laser cladding crack causes and prevention measures, and expounds its application in industry, finally analyzes its development trend.Key words: laser cladding; material system; application1 引言激光熔覆技术是一项新兴的零件加工于表面改型技术。
具有较低稀释率、热影响区小、与基面形成冶金结合、熔覆件扭曲变形比较小、过程易于实现自动化等优点。
激光熔覆技术应用到表面处理上，可以极大提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀、耐疲劳等机械性能，可以极大提高材料的使用寿命。
同时，还可以用于废品件的处理，大量节约加工成本。
激光溶覆应用到快速制造金属零件，所需设备少，可以减少工件制造工序，节约成本，提高零件质量，广泛应用于航空、军事、石油、化工、医疗器械等各个方面。
激光熔覆60%WC-Ni涂层参数及性能研究张理;毕贵军;曹立超;常云龙【期刊名称】《自动化与信息工程》【年(卷),期】2022(43)2【摘要】镍基碳化钨(WC-Ni)复合材料是常用的激光熔覆材料之一,可有效改善材料表面的耐磨性。
但由于碳化钨(WC)属于硬脆材料,受热易分解、溶解、氧化等,导致熔覆层中WC体积分数受限,且涂层容易存在裂纹。
因此,当前针对该种材料的激光熔覆研究主要集中于较低的WC含量(质量分数<50%)。
为进一步探究高含量WC(质量分数>50%)镍基合金的激光熔覆层性能,首先,以60%WC-Ni粉末为激光熔覆材料,以CCS-B钢板为基材,分别研究激光功率、送粉速度、激光扫描速度对熔覆层宽度、高度及稀释率的影响规律;然后,确定合适的熔覆参数组合,并在基材表面加工制备熔覆层;最后,分别对基材和熔覆层进行硬度和摩擦磨损实验测试,结果显示:与基材相比,熔覆层平均硬度达到81.44 HRC,提高了5.45倍;同样时间内摩擦磨损量降低93.6%,摩擦系数降低12.37%,熔覆层的硬度和耐磨性均获得显著提升。
【总页数】8页(P1-7)【作者】张理;毕贵军;曹立超;常云龙【作者单位】广东中科德弗激光科技有限公司;广东省科学院智能制造研究所;沈阳工业大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG174.44【相关文献】1.激光熔覆WC-Ni/TiC涂层的组织和摩擦磨损性能研究2.纯铜表面脉冲激光熔覆Ni60涂层的结构与性能研究3.磁场辅助激光熔覆5CrNiMo/Ni60涂层组织微结构及性能研究4.激光熔覆Ni60和Ni60/SiC涂层磨损性能的研究5.U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层工艺参数优化的研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层技术及涂层成
形机理研究
Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】
送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层技术及涂层成形机理研究
博士研究生张三川
摘要
激光熔覆是现代表面技术体系中的极具发展前途和颇具特色的新技术之一，在“21世纪的再制造工程”和“先进制造技术”中有着广阔的应用前景。
首先作者综合评述了激光熔覆技术研究现状与发展趋势，对激光熔覆技术当前急需与未来发展等方面，提出了如下预测型结论：
1）激光熔覆过程数值模拟以及激光熔覆过程的超常物理场问题的研究，包括三维温度场模拟的进一步发展、激光熔覆组织的预测与控制模型、熔覆层的力学特性研究等，以进一步揭示激光与物质相互作用机理。
2）开展熔覆材料设计理论研究工作。
研究激光熔覆合金设计的相关理论、建立设计模型与设计检验准则模型，为激光熔覆提供能适应快速凝固与摩擦学系统需求的熔覆合金材料体系，并促进具有良好适应性功能的激光熔覆技术的发展。
3）激光熔覆作为表面工程中的一种新型高技术，在“21世纪的再制造工程”发展中，开展激光熔覆再制造的相关技术与理论的研究将成为新的时代要求，并使该项技术由表面改性技术进一步发展成为集表面改性、维修、再制造于一体的具有绿色特征的表面技术。
4）材料零件制造一体化是制造业发展的必然趋势，基于激光熔覆技术，结合三维打印成形或分层制造等快速成形技术和熔覆合金设计技术，研究和发展激光熔覆材料零件直接熔覆制造一体化技术。
在较详细的研究分析激光熔覆现状后，首次较为系统地对激光熔覆材料体系的设计问题进行研究。
其基本思想是：由于激光熔覆过程的动态冶金特征与熔覆涂层的应用属性分别是自激急冷的快速凝固和涂层的耐磨损性，因而熔覆材料设计中，首先应以满足应用需求为最低要求，同时以熔覆材料的快速凝固为约束条件，从而提出了基于摩擦学系统的激光熔覆耐磨复合材料的设计原则
与方法，给出了熔覆耐磨材料设计的程序框图，在方法学上解决了激光熔覆耐磨材料体系的选择性组合设计上一直存在的盲目性问题。
论文针对摩擦学中占重要地位的磨粒磨损类型失效，结合现有自熔合金的激光熔覆研究结果，设计了在同步送粉激光熔覆工艺条件下的耐磨熔覆涂层材
两种陶料组分，并同时考虑了该项研究的可持续性。
因此，设计了WC和ZrO
2
瓷颗粒分别为自熔合金（Ni基自熔合金）的掺杂相，形成陶瓷相以弥散形式均匀分布在自熔合金种，从而使熔覆层的相结构符合抗磨粒磨损的组织需求。
试验研究中，对碳化钨、氧化锆陶瓷掺杂镍基自熔合金的两种体系材料分别设计和实施了58、36种工艺（含不同组份材料）的熔覆试验，首次系统地研究了送粉激光熔覆的工艺条件下的含陶瓷相熔覆材料与强激光的相互作用机制，取得了条件优化熔覆工艺规范。
从熔覆层的相分布结果可以认为，送粉激光熔覆层显微硬度及其分布、熔覆层的组织状态的形成，主要取决于熔池的传质性能。
对于以镍包碳化钨为掺杂相的熔覆涂层，熔池吸收能量较高时，能够使WC（未熔）固相粒子在熔覆层中得到较均匀地分布，从而得到具有WC颗粒增强的机械性能良好的熔覆层。
对于以氧化锆为掺杂相的熔覆涂层，熔池吸收能量的高低会导致两种结果：若吸能高，熔池中的氧化锆相（氧化锆熔体与镍基自熔合金熔体是不互溶的）将上浮到熔覆层的表面区域，形成两种熔覆材料组元的分层熔覆涂层结构，也就是形成涂层表面区域是以氧化锆陶瓷为主相，间或分布有镍基合金相，而涂层中下部区域则以镍基合金为主相，并分布有一定量的氧化锆相；若吸能较低，可获得氧化锆相和镍基合金相相混杂的均匀的二元合金相结构。
为考察陶瓷掺杂熔覆层的耐磨性能，对部分条件优化规范下送粉搭结激光熔覆涂层进行干摩擦环-块磨损性能试验与研究。
结果表明：氧化锆掺杂的熔覆层的磨损形式为剥离型磨损，碳化钨掺杂的熔覆层的磨损机理可归于硬相承载；两种复合涂层材料相比较，含碳化钨的磨损失重量随时间的延长而变化较小，摩擦因数变化也较小，而含氧化锆的磨损失重量随时间的延长而变化较大，摩擦因数变化也较大。
由于掺杂陶瓷相的存在阻碍了划痕在陶瓷增强复合涂层表面的产生，因而呈现出非连续的磨痕，实现了弥散陶瓷相的减磨作用。
熔覆涂层的微观分析采用了诸如扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等现代分析技术，较全面地研究了涂层的相结构、组织微区、过渡界面等，结果是：WC掺杂镍基自熔合金（Ni60）的激光熔覆涂层中，碳化钨掺杂相主要有两种形式，即以大块状碳化钨（WC）和一些弥散在镍基自熔合金中的小量WC或W
2
(C、O)存在。
由于熔覆过程中环境气氛的影响，在块状WC表面的部分区域覆盖了一
层氧化分解产物W
2(C、O)壳体；由于工艺规范的不同，获得了两种类型的ZrO
2
掺杂熔覆层相结构，一种是在大多数工艺条件下得到的有Cr包裹的无定形的
ZrO
2块状相，另一种是ZrO
2
形成细小颗粒并弥散于镍基自熔合金中，而熔覆层
中出现由Fe和Cr的固溶体结构，这种固溶体在组织形态上为松针状；利用镍基自熔合金作为被掺杂的基础相，其熔覆层与基体材料界面间可以形成Fe和Ni及Fe和Cr的固溶体组织结构，对提高熔覆层与基材的冶金结合强度将是大有益处的。
综合激光熔覆层的显微硬度分布与相组织结构、元素分布等的分析结果表明：陶瓷掺杂自熔合金的激光熔覆涂层的成形取决于熔池的流动性，而获得均匀分布熔覆层相组织的两个相关因素为：一个是掺杂陶瓷相对于主相材料的密度的大小，另一个是输入熔池的激光能量大小。
为此，首次建立了两类材料的激光熔覆层成形物理模型，其主体思想是：若相对较小密度的陶瓷粒子作为掺杂相，为克服粒子的浮力，这要求输入熔池的激光能量应较低一些；反之，则应输入较多的能量，以提供给熔池更好的流动性。
显然，对碳化钨陶瓷为掺杂相，应采用较高的激光能量，但对氧化锆陶瓷为掺杂相的，则应使用较低一些的激光能量。
对两种陶瓷掺杂的熔覆层的XDS分析还表明：熔覆层中的碳化钨主要有
WC和W
2C两种，由此可见熔覆层表层中的碳化钨为WC和W
2
C的共晶体；熔覆层
中的氧化锆主体为单斜晶结构出现，说明在熔覆层成形过程中四方氧化锆由于承受了熔覆层的热应力引起的残余应力而发生了相变，起到了相变增韧的设计效果，从而首次实现采用氧化锆相变增韧自熔合金熔覆层，并实现了均匀弥散的相组织结构。
关键词：送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层设计成形机理磨损。
