影響熔覆層質量的主因素有哪些

時間：2023-09-06作者：西安國盛激光科技有限公司瀏覽：37

熔覆層的質量直接影響其性能。影響熔覆層質量的主要因素有材料性能、光束質量、工藝參數(shù)、外部環(huán)境等。而熔覆層的質量問題主要的有裂紋、氧化燒損、粗糙度、稀釋率等，下面國盛激光就來給大家說說這幾個熔覆層的質量問題：

1. 裂縫

在激光熔覆過程中，由于高能量密度激光束的快速加熱和熔化，在熔覆層和基體之間產(chǎn)生很大的溫度梯度。在隨后的快速冷卻中，這種溫度梯度會造成熔合層與基體的體積膨脹和收縮的不一致，使它們相互抑制，形成熔合層的內(nèi)應力。這種應力通常是拉應力，往往會導致熔覆層開裂和基體變形。

根據(jù)裂紋的位置，將裂紋分為熔合層裂紋、界面基體裂紋和搭接區(qū)裂紋。界面基體裂紋是較常見的。熔覆基體材料在一定溫度下進行預熱和后續(xù)處理，將有效降低溫度梯度，減少熱應力，有利于抑制熔覆層裂紋的發(fā)生。然而，預熱和慢速冷卻削弱了激光加熱和快速冷卻的優(yōu)勢。增加Ni含量可以有效降低Fe-Cr-Ni-B-Si熔覆層的開裂敏感性。適當提高能量密度可以顯著降低裂紋傾向，在熔池中施加電磁攪拌也可以減少裂紋。對于每種涂層，應盡量減少涂層的厚度，可以用平面應力狀態(tài)代替應變狀態(tài)，這樣可以減少開裂的傾向。

復合涂層技術還可以降低開裂傾向，在基體和涂層之間引入一個中間過渡層，使涂層的成分和性能沿厚度方向連續(xù)變化。金屬基體與陶瓷相涂層之間沒有明顯的界面，能有效削弱涂層中的應力，提高涂層與基體的結合強度，減少裂紋的發(fā)生，但工藝復雜，生產(chǎn)成本高。










2. 基體材料的變形，防止基體材料變形，一般采用以下措施：

(1)采用熱處理基體材料的內(nèi)應力;

(2)盡量選擇較薄的包層。

(3)采用預熱和后置處理工藝。

(4)通過預應力張拉、預變形或夾緊，減少或防止基材變形。

3. 氧化和燒損

在高能激光的作用下，如何減少合金元素的氧化和燒損也是需要解決的問題。目前較常用的方法是實施氬氣保護，但應注意氣體流變性。氦氣保護**氬氣和，并產(chǎn)生較好的表面光潔度，較精細的微觀結構，較高的冷卻速度，較高的表面硬度，但氦氣也有較高的成本。

4. 表面粗糙度

激光熔覆容易造成表面不均勻，即起皺，導致表面粗糙度增加。產(chǎn)生起皺現(xiàn)象的主要原因是在激光的作用下，合金熔池表面存在較大的徑向表面張力梯度。這種較大的徑向表面張力梯度具有雙重作用，它不僅造成合金元素在高溫下的快速混合，而且導致其凝固表面的不均勻性。

5. 稀釋率

在激光熔覆過程中，稀釋率預計在5%以內(nèi)，以確保高性能的表面。當使用同步送粉法時，粉末流率是決定稀釋率的較重要因素。當送粉速度較小時，稀釋率隨掃描速度的增加而減小。送粉速度較高時，稀釋率隨掃描速度的增大而增大，這可以用粉末流動產(chǎn)生的熱屏蔽效應來解釋。采用矩形光束可以降低熔覆層的稀釋率。但稀釋率不能太小，否則基體材料得不到充分熔化，與熔覆層的結合力下降，容易造成涂層脫落。

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