激光熔覆的分類及特點

　　激光熔覆技術(shù)是指利用高能密度的激光束照射熔池，使其溫度達到過飽和狀態(tài)，使熔池中的元素形成枝晶或其他非晶態(tài)物質(zhì)，并以極高速度向熔池表面流動并熔覆在工件表面形成一層具有一定厚度和性能的新的金屬層。與傳統(tǒng)的堆焊、電鍍相比，激光熔覆技術(shù)具有很多獨特優(yōu)勢。

　　高功率激光熔覆(HWS-WFJ)是利用大功率光纖激光器在金屬基體上制備熔覆層的一種新型工藝，其特點是不受零件幾何形狀限制，能制造形狀復(fù)雜、尺寸較大和形狀不規(guī)則工件表面，適合于制備尺寸大、形狀復(fù)雜而又對性能有特殊要求的零件。

　　根據(jù)熱源不同激光熔覆可分為下面兩種：

　　一種是以光纖激光器為熱源的激光熔覆技術(shù)，又稱“激光束增材制造”。該方法主要用于表面強化，以滿足修復(fù)、再制造等實際應(yīng)用中的性能要求，在不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等多種金屬材料上實現(xiàn)表面改性和再制造;

　　另一種是以高功率半導(dǎo)體激光器為熱源的激光熔覆技術(shù)，該方法主要用于改善特殊材料(如陶瓷、納米材料)表面性能，如高溫合金、陶瓷基復(fù)合材料等。

　　激光熔覆技術(shù)是利用高能密度的激光束照射到工件表面，使工件表面達到過飽和狀態(tài)后通過快速熔化、膨脹、凝固、冷卻實現(xiàn)修復(fù)與再制造的過程。

　　根據(jù)用料不同激光熔覆主要分為：金屬激光熔覆和復(fù)合材料激光熔覆。

　　金屬激光熔覆

　　激光熔覆是通過激光熔覆材料、熱源和冷卻方式將材料表面均勻的覆蓋于工件表面，實現(xiàn)其功能性的再制造過程。其本質(zhì)是利用高功率密度的激光束使金屬熔覆在工件表面形成一層具有一定厚度和性能的新的金屬層。

　　激光熔覆在冶金原理上是激光誘導(dǎo)熔池中元素發(fā)生重結(jié)晶，使熔池凝固成體積不變而內(nèi)部發(fā)生凝固，實現(xiàn)了冶金結(jié)合。同時，激光熔覆較大程度地保留了母材性能，保證工件基本不變，采用一種材料獲得多個不同性能的工件。而傳統(tǒng)工藝則是以不同母材或零件為原材料，根據(jù)工件要求選擇合適的材料并進行冶金結(jié)合從而達到表面強化。

　　復(fù)合材料激光熔覆是指采用與工件材料具有相同或相似性能的功能材料(如陶瓷、納米材料等)，在工件表面熔覆一層與被保護表面具有相同性能的材料。

　　根據(jù)熔覆成分可以將復(fù)合材料激光熔覆分為：陶瓷激光熔覆和金屬激光熔覆。

　　目前，由于陶瓷與金屬材料性能的差異性，一般以金屬激光熔覆為主。

　　采用半導(dǎo)體激光器對陶瓷基復(fù)合材料進行激光熔覆時，當(dāng)激光功率密度較大時(一般超過200 kW/cm2)，金屬基體和功能層之間的熱應(yīng)力會引起熔化和凝固的不均勻，導(dǎo)致熔覆層出現(xiàn)裂紋;而當(dāng)功率密度較小時(一般不超過30 kW/cm2)，可以實現(xiàn)精確的熔敷。