激光熔覆层裂纹缺陷的研究进展

综述了激光熔覆层裂纹产生的主要原因,重点讨论了裂纹的扩展机制和分类范畴,并从优化工艺参数、预热和后处理、添加合金元素等方面,总结了目前抑制裂纹的方法,为相关的研究提供一定的理论依据.     

激光熔覆层裂纹问题的研究进展

从激光熔覆层裂纹的产生机制、影响因素、控制措施及外力辅助调控等方面,总结了控制裂纹产生的主要措施,可为因内应力造成零件易于开裂的难题提供借鉴.同时,对未来控制熔覆层裂纹问题的发展进行了展望.     

激光熔覆高温自润滑覆层的裂纹成因与控制

分析了激光熔覆高温自润滑覆层裂纹的形成原因,讨论了裂纹的影响因素及控制措施。结果表明:在覆层拉应力的作用下,柱晶间界及低熔点液态润滑相富集区域极易产生结晶裂纹。在保证覆层功能的前提下,优化复合粉末的组分,抑制柱状枝晶的长大;采取梯度复合覆层工艺及熔覆工艺参数优化,改变覆层的组织结构,提高覆层的韧性;同时采取措施调整覆层应力状态,降低热应力作用,可以有效控制覆层的裂纹倾向。     

基体对激光熔覆层开裂的影响

本文从基体的材质,形状,结构,表层状况及处理方式分析地激光熔覆层开裂的影响。     

激光熔覆工艺与粉末对覆层开裂行为的影响

在高参数阀门零件密封面上进行厚覆层激光熔覆时,发现覆层裂纹是主要的质量缺陷,讨论了熔覆工艺,覆层材料地激光熔覆层开裂行为的影响。     

激光熔覆层开裂问题的研究现状

分析激光熔覆层应力的产生和分布状态,描述了熔覆层纹的形成和形貌,归纳了目前掏纹产生的方法。对解决熔覆层开裂问题提出了一些建议。     

激光熔覆低温相变合金熔覆层的热疲劳性能

采用激光熔覆技术在Q235表面制备低温相变合金熔覆层。采用金属热疲劳的试验方法,对低温相变合金（Low temperature transformation,LTT1,LTT2）熔覆层进行热疲劳实验,热循环次数分别为N=4000、4500、5000和6000,采用单纯的热应力,加热和水淬交替进行,设置上限温度为600℃,下限温度为室温,加热到上限温度并保温55 s,循环水冷却时间10 s。利用3 D激光共聚焦显微镜对低温相变合金（LTT1,LTT2）热疲劳实验后的熔覆层表面裂纹加以观察;利用电子背散射衍射（Electron back scattered diffraction,EBSD）技术研究试样疲劳裂纹附近晶粒形貌及裂纹扩展趋势。结果表明：热疲劳裂纹主要与冷热循环次数有关,随着热循环次数的增加,熔覆层表面裂纹密度也随之增大且相互交错贯通,当循环次数达到6000次时,LTTI熔覆层裂纹深度相对热循环次数为4500次时增大了43.2%,裂纹平均深度达到了210.3 μm;裂纹方向沿晶界扩展;合金元素的配比影响合金的热疲劳性能。     

IN625激光熔覆层腐蚀致微裂纹扩展机理研究

对QT600球墨铸铁表面熔覆IN625涂层,观察熔覆层显微组织与EDS能谱。对基体与熔覆层进行3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀实验,建立IN625激光熔覆层腐蚀致微裂纹扩展瞬态演变数值模型,考虑微小裂纹已经存在的情况下,熔覆层在恶劣环境工作所诱发的腐蚀过程,分析离子浓度、离子迁移、pH值、电极电位和腐蚀速率等各项数值在腐蚀过程中的瞬态演变规律。结果表明,IN625熔覆层相较于QT600基体耐蚀性显著提升。     

激光熔覆技术的研究进展

激光熔覆技术是一种经济实用的表面处理技术,具有冷却速度快、工件畸变小、原料消耗少、过程易于实现自动化等优点。本文从背景、基本原理、研究现状等方面对激光熔覆做了较为详尽的阐述。在其研究现状中,主要从熔覆层材料、工艺种类、工艺参数等几方面综述了激光熔覆技术的研究进展;其中,对激光熔覆材料体系做了重点阐述,比较了三种自熔性合金粉末体系的优缺点。最后,指出了激光熔覆技术现存的主要问题以及未来的主要研究方向。     

激光熔覆工艺与粉末对覆层开裂行为的影响

在高参数阀门零件密封面上进行厚支激光熔覆时,发现覆层裂纹是主要的质量缺陷。本文讨论熔覆工艺,覆层材料二方面对激光熔覆层开裂行为的影响。     

电磁场辅助激光熔覆技术的研究进展

激光熔覆技术在装备制造、石油化工等领域有着广泛应用,但熔覆层裂纹、气孔和夹杂、溶质元素分布不均匀及表面起伏等问题严重制约了其应用。因而,提高熔覆层质量,特别是减少高硬材料熔覆层裂纹,对发展激光增材制造和再制造技术具有重要意义。电磁场辅助激光熔覆技术具有组合形式多样、工艺可控性强、作用效果显著等特点,通过在激光熔覆过程中施加电磁场,利用电磁力对熔池的搅拌作用改变传质传热过程,可以实现提高熔覆层质量、细化微观组织、改善性能的目的。在介绍电磁场辅助激光熔覆技术的应用背景及技术特点的基础上,系统总结了国内外关于电磁场辅助激光熔覆技术相关研究的最新进展。梳理概括了电磁场对激光熔覆过程的影响机制,讨论了电磁场对熔体运动行为和凝固过程的影响机理。电磁场对熔体运动行为的影响主要体现在电磁搅拌效应、电磁制动效应、热电磁流体效应、电迁移效应、趋肤效应等方面;对熔体凝固过程的影响主要体现在晶粒破碎作用、原子团起伏效应、焦耳热效应等方面。同时,详细分析了不同电磁场形式(单一磁场、单一电场及电磁复合场)对激光熔覆涂层组织和性能的影响,并对比分析了不同电磁场形式的优缺点和差异性。归纳了现阶段应用于电磁场辅助激光熔覆的涂层材料体系,包括铁基涂层、镍基涂层、钴基涂层及复合涂层,重点讨论了电磁场对各类涂层组织成分均匀化和析出相及强化相分布规律影响的内在机理。同时结合电-磁-超声多场耦合辅助激光熔覆技术的最新成果,阐述了电磁场和超声场的耦合作用对激光熔覆涂层的影响。最后对现阶段电磁场辅助激光熔覆技术存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

激光熔覆技术研究进展

激光熔覆技术是一种先进的材料表面改性技术,具有稀释率小、熔覆层组织致密、涂层与基体结合良好及工作环境无污染等优点。从激光熔覆喷头、激光熔覆工艺、激光熔覆材料、激光熔覆技术的工业应用这4个方面,综述了激光熔覆的研究进展。其中,在激光熔覆喷头方面,介绍了激光光斑的种类及转换原理和熔覆材料的引入方式,总结了激光束与粉束的耦合模式和熔覆喷头的种类,包括旁轴送粉熔覆喷头、光外同轴送粉喷头、光内同轴送粉喷头以及特殊工况下的熔覆喷头。在激光熔覆工艺方面,阐述了工艺参数对熔覆层宏观形貌和组织性能的影响,总结了激光熔覆复合工艺的辅助加工方法,论述了超高速激光熔覆新工艺的原理及技术优势,并介绍了激光熔覆过程控制的研究进展。在激光熔覆材料方面,阐述了熔覆材料的种类及增强相的添加方式。在激光熔覆技术的工业应用方面,介绍了激光熔覆技术在矿山机械、模具再制造以及铁路修复等领域的应用。最后对激光熔覆技术的发展趋势及应用前景做出了展望。     

环形激光熔覆技术研究现状及展望

环形激光熔覆技术是一项利用中空环形的聚焦高能激光束和光内输送的熔覆材料同轴耦合作用于基体表面的典型材料沉积加工技术。与传统激光熔覆技术相比,它在激光能量利用率、熔覆材料沉积率、光料耦合精度、熔覆过程稳定性和熔覆层结合质量等方面均有大幅度提升,因此备受关注。介绍了基于传统激光熔覆技术发展而来的各类典型加工头的工作特点,在此基础上概述了环形激光熔覆技术的原理和技术优势,进一步分析了环形激光熔覆加工头内部的光路结构对环形激光熔覆技术的影响。重点综述了典型的环形激光熔覆加工头内部的光路结构与聚焦光斑形态之间的关系,基于不同的光路设计原理,对目前具有代表性的加工头进行了分析和归纳,对各类加工头的工作特点进行了论述和总结。除此之外,还分析了焦斑形态变化和能量分布对光料耦合过程的影响,总结了基于环形焦斑辐照下的熔覆材料在不同状态(固相和液相)的典型沉积应用。最后对环形激光熔覆技术未来在激光金属沉积领域的潜在应用及发展趋势做出展望。     

激光熔覆Inconel718合金裂纹分析及裂纹控制研究

目的 针对K418合金表面激光熔覆裂纹萌生、元素偏析等难题,探究裂纹萌生与元素偏析之间的关系,利用后处理工艺进行裂纹的修复及偏析现象的控制。方法 在K418合金表面激光熔覆了Inconel718合金,以基体及熔覆材料的热物性参数和界面元素匹配性为出发点,对熔覆中裂纹的敏感性进行了分析。结果 合金元素的偏析造成了裂纹的萌生与扩展。基体热影响区裂纹的形成与热影响区内析出的块状碳氮化物有关,熔覆层裂纹与枝晶间析出的不规则链状Laves相有关。采用激光重熔工艺对熔覆层进行了后处理,试验结果表明,重熔后的组织致密,晶粒细小均匀,无裂纹及粘粉等明显缺陷。激光重熔减少了基体热影响区及熔覆层中因元素偏析产生的碳氮化物及Laves相的尺寸及数量,重熔后覆层的摩擦因数为0.55,比重熔前下降了49.5%,具有良好的减摩特性;磨损率为3.15×10-4 mm3/(N?mm),比重熔前下降了37.5%,耐磨性能得到提升。结论 激光重熔技术可以愈合K418激光熔覆Inconel718合金的裂纹,并显著降低涂层的元素偏析程度。     

激光熔覆工艺参数对CBN膜层裂纹率的影响

在TC11表面激光熔覆制备CBN膜层,通过研究激光工艺参数与裂纹率关系,控制熔覆层裂纹的产生。采用正交试验,并利用ANSYS软件平台对温度梯度进行研究,利用SEM、EDS对熔覆层截面形貌和成分进行分析。结果表明：对于熔覆层宏观裂纹,随着激光能量密度的增大,裂纹率明显下降,熔覆层质量变好,在激光能量密度为6×104 J/cm2送粉率为1 r/s时涂层质量较好;随着扫描速度增大时,裂纹率呈上升趋势,在扫描速度为3 mm/s、送粉率为1 r/s时裂纹率较小;随着送粉率增加,裂纹率先增加后减小,在送粉率为2.25 r/s、激光能量密度为3.4×104 J/cm2达到最大。对于熔覆层微观裂纹,随着激光功率增加,裂纹率先减小后增加,激光功率为1 800 W时,裂纹率达到最低;随着扫描速度增加,裂纹率也是先减小再增加,扫描速度为4 mm/s时,裂纹率达到最低。经过SEM与EDS分析,通过调整激光熔覆工艺参数,控制熔覆过程中温度场的温度梯度,进而控制熔覆层的裂纹率,可以获得形貌与组织成分良好的涂层。     

钛合金激光熔覆技术研究进展

通过对钛合金激光熔覆技术研究现状的文献综述,概括了国内外在钛合金激光熔覆耐磨涂层、生物涂层、梯度涂层、复合涂层以及钛合金激光快速成型技术的研究进展,指出了钛合金激光熔覆技术尚需解决的问题.     

裂纹修复与激光技术

综述了裂纹修复原理和常规修复方法 ,着重阐述了激光填料焊和激光熔覆技术在裂纹修复中的应用现状 ,就目前裂纹修复中存在的问题及其发展方向提出了看法     

激光熔覆加工头聚焦性能及成形工艺研究进展

激光熔覆作为一种十分有前途的制造技术,已在工业中广泛用于部件修复、表面改性以及增材制造等领域。在激光熔覆系统中,激光熔覆加工头是其关键核心部件,可以在基材表面实现激光束、熔覆材料和熔池之间的精准耦合并形成连续熔覆层。激光熔覆加工头内置有光学镜组,主要用于激光束的传输、变换和聚焦,可以根据不同的加工需求对光束进行处理。主要从分析激光熔覆加工头聚焦性能对熔覆成形工艺影响的角度出发,综述了加工头的设计及其成形工艺的发展,具体包括光斑尺寸、光斑形状、光斑能量分布、激光功率、光源特性等对材料沉积速度、材料利用效率、熔覆层质量等的影响。首先按照激光熔覆的材料类型和材料与激光束的耦合形式,对激光熔覆光料耦合方式及加工头进行了简要概述,并对成形工艺造成的影响进行了总结。其次分别讨论了连续高斯光束和平顶光束以及脉冲激光的聚焦性能对熔覆层的影响,同时概述了3种不同形状光斑（圆形、矩形、环形）的能量分布特性和光斑尺寸对成形工艺的影响;接着研究了激光能量密度对熔覆层质量的影响;基于超高速激光熔覆技术分析提出透镜长焦深聚焦特性能够大幅提升激光熔覆的加工效率。最后展望了激光熔覆加工头聚焦性能在成形工艺上的发展趋势...     

球墨铸铁激光涂层裂纹研究

对球墨铸铁激光涂敷特点、涂层裂纹倾向及其对涂层性能的影响等进行了研究。探讨了球墨铸铁激光涂层材料选择原则．并提出了防止涂层裂纹的激光涂敷新工艺。