影響熔覆層質(zhì)量的主因素有哪些

發(fā)布時(shí)間：2023-08-31

　　熔覆層的質(zhì)量直接影響其性能。影響熔覆層質(zhì)量的主要因素有材料性能、光束質(zhì)量、工藝參數(shù)、外部環(huán)境等。而熔覆層的質(zhì)量問題主要的有裂紋、氧化燒損、粗糙度、稀釋率等，下面國(guó)盛激光就來(lái)給大家說(shuō)說(shuō)這幾個(gè)熔覆層的質(zhì)量問題： 　　1. 裂縫 　　在激光熔覆過(guò)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(huì)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(yīng)力。這種應(yīng)力通常是拉應(yīng)力，往往會(huì)導(dǎo)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。界面基體裂紋是常見的。熔覆基體材料在一定溫度下進(jìn)行預(yù)熱和后續(xù)處理，將有效降低溫度梯度，減少熱應(yīng)力，有利于抑制熔覆層裂紋的發(fā)生。然而，預(yù)熱和慢速冷卻削弱了激光快速加熱和快速冷卻的優(yōu)勢(shì)。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(dāng)提高能量密度可以降低裂紋傾向，在熔池中施加電磁攪拌也可以減少裂紋。對(duì)于每種涂層，應(yīng)盡量減少涂層的厚度，可以用平面應(yīng)力狀態(tài)代替應(yīng)變狀態(tài)，這樣可以減少開裂的傾向。 　　復(fù)合涂層技術(shù)還可以降低開裂傾向，在基體和涂層之間引入一個(gè)中間過(guò)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(yīng)力，提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，減少裂紋的發(fā)生，但工藝復(fù)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)采用熱處理消除基體材料的內(nèi)應(yīng)力; 　　(2)盡量選擇較薄的包層。 　　(3)采用預(yù)熱和后置處理工藝。 　　(4)通過(guò)預(yù)應(yīng)力張拉、預(yù)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。目前常用的方法是實(shí)施氬氣保護(hù)，但應(yīng)注意氣體流變性 　　4. 表面粗糙度 　　激光熔覆容易造成表面不均勻，即起皺，導(dǎo)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(dǎo)致其凝固表面的不均勻性。 　　5. 稀釋率 　　在激光熔覆過(guò)程中，稀釋率預(yù)計(jì)在5%以內(nèi)。當(dāng)使用同步送粉法時(shí)，粉末流率是決定稀釋率的重要因素。當(dāng)送粉速度較小時(shí)，稀釋率隨掃描速度的增加而減小。送粉速度較高時(shí)，稀釋率隨掃描速度的增大而增大，這可以用粉末流動(dòng)產(chǎn)生的熱屏蔽效應(yīng)來(lái)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(jié)合力下降，容易造成涂層脫落。

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