浅析激光表面合金化技术的应用及发展方向.pdf

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1、综述SpeciaIRepons浅析激光表面合金化技术的应用及发展方向王斌修田新国(青岛理工大学机械工程学院，山东青岛266033)摘要：介绍激光表面合金化技术的原理、特点和应用，对激光表面合金化技术的国内外研究进展进行综述，指出该技术存在的问题。并对其发展方向进行了预测和展望。关键词：激光表面合金化表面处理前景展望中图分类号：TG665文献标识码：AApplicationanddevelopmentdirectionoflasersurfacealloyingWANGBinxiu，TIANXinguo(Colleg

2、eofMechanicalEngineering，QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，CHN)Abstract：Theprinciple，characteristicsandapplicationoflasersurfacealloyingareintroduced．Theresearchpro—gressathomeandabroadoflasersurfacealloyingtechnologyisreviewed．Theproblemsexistingin

3、thistechnologyareproposedandthedevelopmentdirectionofthistechnologyispredicted．Keywords：LaserSurfaceAlloying；SurfaceModification；DevelopmentForecast激光表面合金化是20世纪80年代发展起来的一任意成分的合金和相应的微观组织，从而获得良好的种通过改变材料表面成分来实现材料表面改性的新技物理、化学及综合力学性能，合金层组织均匀、致密，与术，具有十分广‘泛的应用前景。它是将合

4、金元素或化基体间结合强度高。激光表面合金化具有冷却速度合物直接或间接结合到基体材料的表面，在高能量激快、工作效率高、清洁无污染以及易于实现自动化等优光束的照射下，合金元素或化合物快速、均匀地分散并点，与感应加热淬火、电弧表面硬化和等离子喷涂等表熔渗在熔池中，在液化层的扩散作用和表面张力效应面处理技术相比，具有下列优越性：等物理现象的影响下，熔化层在很短时间内形成具有(1)只是熔化区和很小的热影响区的成分、组织要求深度和化学成分的表面合金化层。这个过程可使和性能发生了变化，对基体的热效应降低到最低限度，合金元素在凝固

5、后的组织达到很高的过饱和度，还能引起的变形很小，满足材料表面的使用需求，又不会牺在合金元素消耗量很小的情况下获得具有特殊性能的牲结构的整体性能。表面合金，而且合金层与基体之间冶金结合良好¨J。(2)激光的能量高度集中，可以通过空气、光纤等通过对一些价格便宜、表面性能不够优越的材料进行进行远距离传播，并能精确控制加热速度和功率密度，激光表面合金化，可以在材料表面形成新的非平衡微几乎不会造成变形和开裂，往往不需要校直。观组织，提高材料的耐磨损、耐疲劳、耐腐蚀和耐高温(3)合金化过程中合金元素的使用量少，利用率抗氧化等性

6、能，取代昂贵的整体合金，从而大幅度降低高，使廉价合金获得了更广泛的应用，而且合金层成分生产成本j。目前，激光表面合金化技术在各类铸均匀，组织结构细密，与基体问的结合强度很高。铁、普通碳钢、合金钢和不锈钢等铁基材料，以及镁合(4)利用激光的深聚焦可以在不规则的零件上得金、铝合金和钛合金等有色金属中获得了大量的应用，到均匀的合金化深度，还能使局部的和难以接近的区此外，半导体与金属薄膜的合金化也是一个重要的应域合金化。用领域。1．2激光表面合金化层的性能通过研究发现，合金层与基体材料呈良好的冶金1激光表面合金化的特点及合

7、金层性能结合，通过调整添加材料的成分、激光束模式、激光功1．1激光表面合金化的特点率和扫描速度等工艺参数，控制合金成分及合金层的激光表面合金化可以使廉价普通材料的表层得到组织结构，提高廉价材料表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀技t≯2012~7=Sp~~iaIReD0ns综述等性能。抗热疲劳性能。曹鹏军等采用2kWCO激光器对(1)通过激光表面合金化提高材料表面的硬度20Cr2Ni4W钢进行激光表面Co合金化，激光表面合激光表面合金化过程中，材料的迅速熔化和凝固金化后得到含co均匀的表面合金层，其高温硬度和使得合金层成分均

8、匀，形成细微化组织，在添加C、N抗热疲劳性能均有提高。温度为700℃、Co含量为和Ni等合金元素或WC、SiC和TiC等合金化合物后，8．08％时，20Cr2Ni4W钢表面合金层的高温硬度为获得均匀分布的碳化物、氮化物和硼化物等硬质相，使97．4HV，与其激光表面合金化处理前高温硬度相比基体材料表面的合金层硬度显著提高。蔡殉等采提高了36HV，而且经合金化处