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各種激光強化技術的特點
2017-4-26
來源:中科四象
點擊數: 6263          作者:未知
  • 激光熔覆、合金化、淬火、沖擊強化、非晶化的特點

    激光熔覆的概念:

    是指以不同的填料方式在被涂覆基體表面上放置所選擇的的涂層材料,利用高能密度激光束輻射使之與基體表面一薄層同時快速熔化,并快速凝固后形成稀釋度極低并于基體材料成冶金結合的表面涂層,從而顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等特性的工藝方法,達到表面改性或修復的目的。

    激光熔覆的特點:

    ① 冷卻速度快(高達106/s),組織具有快速凝固的典型特征,如非穩相、非晶態等;

    ② 熱輸入和畸變較小,涂層稀釋率低(一般小于5%),與基體呈冶金結合;

    ③ 粉末選擇幾乎沒有限制,特別是低熔點金屬表面熔覆高熔點合金;

    ④ 能進行選區熔覆,材料消耗少,具有卓越的性價比;

    ⑤ 光束瞄準可以使難以接近的區域熔覆;

    ⑥ 工藝過程易于實現自動化。

    激光表面合金化的概念:

    是利用高密度的激光束熔化基體表面預置的涂層和部分基體,或者在表面熔化的同時注入某些粉末,膜層或表面在熔池中液態混合后發生快速凝固,在以基體作為溶劑,合金化元素為溶質基礎上形成一層濃度相當高且相當均勻的合金層,從而使基體金屬表面具有所要求的耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化等特殊力學、物理和化學特性。

    激光表面合金化的特點:

    ① 節約貴重金屬材料和戰略材料,使廉價基體材料得到廣泛應用,從而降低生產成本;

    ② 與常規熱處理相比,激光表面合金化能夠進行局部處理;

    ③ 工件變形小,冷卻速度快,工作效率高、合金元素消耗少,無需淬火介質

    ④ 清潔無污染,易于實現自動化

    激光表面熔化——激光非晶化(激光上釉)的概念:

    利用激光輻照將技術表面加熱到熔點溫度以上并在表面形成熔池,在激光束移走后由于熔體快速凝固導致表面層組織和性能變化的一種工藝。

    激光沖擊強化(激光噴丸強化)

    不同于一般的激光加工,不是利用激光產生的熱效應,而是利用激光誘導等離子體沖擊波產生的力學效應來改善材料表面組織和性能的。

    激光沖擊強化的優勢:

    ① 激光沖擊強化能有效地保護被處理試樣表面;

    ② 激光沖擊強化處理具有可疊加性;

    ③ 激光沖擊強化可獲得特別高的沖擊力,產生很深的強化層;

    ④ 激光沖擊強化可在室溫、空氣條件下進行,工藝過程清潔、無污染,是一種綠色、環保的表面強化方法,并且處理后試樣表面的光潔度較高,特別適合對表面質量要求較高的試樣進行局部強化處理;

    ⑤ 激光便于聚焦和傳播,激光沖擊加工柔性更好,在常規方法無法進入的局部表面或不規則復雜空間的強化處理方面,具有明顯的優勢,而且激光沖擊強化的控制參數較少(激光功率密度、激光光斑尺寸、激光脈沖持續時間),易于精確定位和控制,便于實現自動化生產;

    ⑥ 與傳統機械噴丸相比,激光沖擊處理獲得的材料表面殘余應力深度可達1 mm,約為機械噴丸的2~5倍,而其加工硬化程度明顯低于機械噴丸處理;同時可保留較好的表面形貌,激光沖擊處理后的表面不平度明顯低于機械噴丸處理;

    激光沖擊強化的3個特點:

    ① 超高壓,沖擊波峰壓達到數萬個大氣壓;

    ② 超快,塑性變形時間僅僅幾十ns

    ③ 超高應變率,達到107s-1,比機械噴丸強化高萬倍。






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