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优质涂层设计

        针对不同工业领域客户系统研究了超高速激光熔覆过程粉末高温熔化、熔池高速冷却等特殊物理过程,科学选择粉末材料,制备不同类型的优质功能涂层,具有高致密、无缺陷、高结合强度、低稀释率等显著优势。涂层材料包括鉄基、镍基、钛基、铜基、钴基、锡基、金属基复合材料等多种类型。

超高速激光熔覆涂层特征

       与较低速率加工的传统激光熔覆方法不同,超高速激光熔覆(EHLA)在的高速下进行激光熔覆,粉末大多在空间被激光熔化,激光在基体材料上形成的熔池尺寸更浅、更小,具有超快的冷却速率。随着熔覆速率的增加,熔覆道之间的搭接率逐渐提高,可以建立如同“多米诺骨牌”般的多薄层搭接结构,赋予了涂层更均匀的微观组织结构,更小的残余应力以及对基体更低的热影响。超高速激光熔覆独特的金属粉末熔化与凝固特性甚至可以制备一些传统激光熔覆难以实现的涂层材料,如金属间化合物、非晶、金属玻璃、高比份金属复合材料等。

超高速激光熔覆涂层特征

耐蚀涂层

       为实现良好的耐腐蚀性能,涂层材料多选择含Cr较高的不锈钢粉末或镍基粉末。


       在超高速激光熔覆的条件下,不锈钢涂层中可以形成尺寸仅为700nm的枝晶结构。随着熔覆速率的提高,枝晶更加细化,元素分布更加均匀。腐蚀试验表明,熔覆速率越快,涂层耐蚀性越好。因为在较高的激光熔覆速率下制备的涂层中发现了许多位错和堆积层错,非常利于钝化膜的成核,在涂层表面形成致密的钝化膜,提高防腐能力


       研究发现,涂层的点蚀多发生在枝晶与枝晶间的交界处,因为这里的Cr含量会有所降低,高熔覆速率使涂层的枝晶细化,成分分布均匀,更有助于提高涂层的耐蚀性。

耐蚀涂层

硬质耐磨涂层

耐磨涂层的可以采用以下几种类型粉末制备


硬质合金粉末

填加具有增强相的复合材料粉末,如镍基WC粉末

原位生成增强相的金属粉末,如可原位生成VC、TiC增强相的铁基、钛基粉末等。


       硬质耐磨涂层在激光熔覆过程中非常容易形成裂纹,因此裂纹控制是此类涂层制备的关键点。一些工业应用对涂层表面硬度的均匀性有较高的要求,因此对涂层表面硬质增强相的均匀分布控制更为重视。


       在制备金属复合材料耐磨涂层时,超高速激光熔覆过程熔池小、涂层为叠加结构,更容易实现涂层种增强相与微观组织的均匀性控制,熔池冷却速率快、高温停留时间短,大大降低了增强颗粒与合金金属的反应时间,可减少裂纹倾向。

硬质耐磨涂层
原位增强的硬质涂层

       对于原位增强的硬质涂层,超高速激光熔覆过程熔池的高冷却速率,非常有利于增强相的充分析出,并获得均匀致密的组织结构,在细晶强化、第二相强化的作用下,其涂层硬度及硬度的均匀性均明显高于常规激光熔覆涂层。通过控制冷却速率,还可获得不同结构的增强相形貌。