激光表面强化材料在再制造修复研究中的应用.pdf

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1、专题I研究述评SpecialResearchReview激光表面强化材料在再制造修复研究中的应用。徐文，谢剑刚，吴贺利(武汉科技大学城市学院机电学部，湖北武汉430083)[摘要]结合再制造修复的应用实践，分别评述了铁基自熔性合金粉末、镍基自熔性合金粉末、钻基自熔性合金粉末的使用情况和选用方向，并对复合粉末的使用情况和发展进行评述。0引言因此对原零部件而言，存在最佳的涂层材料，其元素成分与基材有区别，但又需要与基材具再制造的概念最早是由徐滨士院士1999年⋯有良好的匹配关系。涂层材料设计既要考虑待提出的，其他研究者在此后的1O年间发表多篇修复零件的使用性，又要考虑到具体~]nTB

2、I,的会议文章阐述再制造工程。由于再制造是以废工艺性。旧产品为修复对象的工程活动，因此产品最初1．1涂层材料与基材热膨胀系数的匹配的全寿命周期设计成为再制造过程的关键。在此方面，国内研究者们已做了大量工作，如通在再制造过程中，涂层材料与基材之间的过计算涂层的残余应力建立起寿命预测评估体热膨胀系数的差异是引起涂层与基材产生剥系。落、涂层内产生裂纹的重要原因之一，因此在在工程实践中，零部件的损伤和失效往往涂层材料的选择上，其与基材在热膨胀系数上是从表面开始的，因此应用表面强化技术手段的匹配应首先考虑。以激光熔覆为例，华中科对损坏零部件表面进行涂覆、改性处理是再制技大学的宋武林等人认为

3、激光熔覆层材料与基造工程的核心技术手段。经过多年发展，基于材的热膨胀系数满足下式关系：热喷涂、电刷镀、气相沉积、激光表面强化、o(1一y)／(E·AT)

4、熔覆层与基材表面强化用粉末材料为重点就其研究发展情况界面形成残余拉应力，增大了熔覆层的开裂作综述介绍。性。1．2涂层材料对基材的润湿性1材料设计的一般原则船涂层材料对基材的润湿性直接影响涂层的一般而言，损伤的零部件经过再制造修复表面质量以及涂层与基材的结合强度，是表面后的机械性能或某一特定性能优于原零部件。强化技术必须要遵守的原则之一。特别是要获38i2o，5年第3期总第82期专题I研究述评SpecialResearchReview合金或镍铬合金作为涂层材料形成新的修复工艺无疑NiO0镍基合金粉末，结果表明，采用的两种粉末其形是一种很好的发展方向。成的熔覆层质量良好，最高硬度都达

5、到了维氏硬度华南理工大学的路程等人专门研究了激光熔覆镍600以上；拉伸试验表明，熔覆层与基体形成了良好的基合金层的高温耐磨性能，其在Ni基合金粉末中添加冶金结合。封慧等人”尝试了在45号钢材质的曲轴样了Cr，Mo，Nb等元素，极大限度地保证了熔覆层的板上进行激光熔覆修复试验，采用一种含碳量较低的高温硬度。对熔覆层的相分析发现其主要组成相为Fe基自熔性合金粉末，结果显示，在退火态的45号钢Ni。Cr，NbC，MoC，Cr。C。，也有力佐证了上述判基体表面进行熔覆，熔覆层与基体形成了很好的台金断。对熔覆层和基体的高温摩擦磨损形貌的分析表结合，有一定深度的淬硬层，热影响区较宽，熔覆层明

6、，熔覆层在经历初期的磨粘磨损和疲劳剥落过程后硬度达到维氏硬度平均550HV，其还对激光加工的轨进入磨粒磨损阶段，其疲劳剥落后表面裸露出的硬质迹设计进行了推导。微凸台很好地减缓了摩擦过程中熔覆层的质量损失，徐滨土院士所带领的团队及合作者也在Fe基合金而基体表面表现为典型的黏着磨损，很大程度上加速粉末激光熔覆应用方面进行了有益探索，如张晓东、了基体材料向对磨件的转移，这与失重称量的结果一董世运等人⋯使用了一种Fe—Cr—B—Si—Mo合金粉末进致。在工业应用中，已有人在CSP线用炉底辊辊环这行激光多层熔覆，发现熔覆层的硬度高达760～780类对表面有高温耐磨要求的零部件的修复中用到H

7、V，干摩擦试验结果也显示使用此种Fe基合金粉末形NiCr合金及相关的金属陶瓷复合材料。成的熔覆层体积磨损损失量为基体的1／21．7。王志坚2．1．2铁基自熔性合金粉末等人”从工程应用的角度出发，对齿轮零件的激光再Fe基自熔合金适用于要求局部耐磨的零部件，多制造过程进行了分析，其十分关心齿轮零件修复的成用于低碳钢和铸铁零件以提高硬度、增加耐磨性。其形问题，指出选用材料、激光熔覆工艺参数、合理的熔点高、合金自熔性差、开裂性大等缺点则限制了它加工路径设计都是获得好的修复面质量的关键因素