激光熔覆与激光合金化的异同

激光熔覆与激光合金化都是利用高能密度的激光束所产生的快速熔凝过程，在基材表面形成于基体相互融合的、具有完全不

同成分与性能的合金覆层。两者工艺过程相似，但却有本质上的区别，主要区别如下：
（1）激光熔覆过程中的覆层材料完全融化，而基体熔化层极薄，因而对熔覆层的成分影响极小，而激光合金化则是在基材

的表面熔融复层内加入合金元素，目的是形成以基材为基的新的合金层。
（2）激光熔覆实质上不是把基体表面层熔融金属作为溶剂，而是将另行配置的合金粉末融化，使其成为熔覆层的主题合金

，同时基体合金也有一薄层融化，与之形成冶金结合。激光熔覆技术制备新材料是极端条件下失效零部件的修复与再制造

、金属零部件直接制造的重要基础，收到世界各国科学界和企业的高度重视。

熔覆速度
熔覆速度V与激光功率P有相似的影响。熔覆速度过高，合金粉末不能完全融化，未起到优质熔覆的效果；熔覆速度太低，熔

池存在时间过长，粉末过烧，合金元素损失，同时基体的热输入量大，会增加变形量。
激光熔覆参数不是独立的影响熔覆层宏观和微观质量，而是相互影响的。为了说明激光功率P、光斑直径D和熔覆速度V三者

的综合作用，提出了比能量Es的概念，即：
Es=P/(DV)
即单位面积的辐照能量，可将激光功率密度和熔覆速度等因素综合在一起考虑。

从当前激光熔覆的应用情况来看，其主要应用于三个方面:
一，对材料的表面改性，如燃汽轮机叶片，轧辊，齿轮等
二，对产品的表面修复，如转子，模具等。有关资料表明，修复后的部件强度可达到原强度的90%以上，其修复费用不到

重置价格的1/5，更重要的是缩短了维修时间，解决了大型企业重大成套设备连续可靠运行所必须解决的转动部件快速抢

修难题。另外，对关键部件表面通过激光熔覆超耐磨抗蚀合金，可以在零部件表面不变形的情况下大大提高零部件的使用

寿命;对模具表面进行激光熔覆处理，不仅提高模具强度，还可以降低2/3的制造成本，缩短4/5的制造周期。

三，快速原型制造。利用金属粉末的逐层烧结叠加，快速制造出模型。

激光熔覆的优点：
转换效率高：由于半导体激光的发射波长与固体激光工作物质的吸收峰相吻合， 加之泵浦光模式可以很好地与激光振荡模

式相匹配，从而光光转换效率很高，已达50%以上，整机效率也可以与二氧化碳激光器相当，比灯泵固体激光器高出一个

量级，因而二极管泵浦激光器体积小、重量轻，结构紧凑。

性能可靠、寿命长：激光二极管的寿命大大长于闪光灯，达 15000小时，泵浦光的能量稳定性好，比闪光灯泵浦优一个数

量级，性能可靠，为全固化器件，是至今为止无需维护的激光器，尤其适用于大规模生产线。

输出光束质量好：由于二极管泵浦激光的高转换效率，减少了激光工作物质的热透镜效应， 大 大改善了激光器的输出光束

质量，激光光束质量已接近极限。速度快、深度大、无变形、熔覆层无夹渣、熔池细腻无气孔。

可以在室温或者特殊的条件下进行工作，比如激光经过磁场之后光束不会发生偏转吗，在真空情况下都能够进行使用，通

过玻璃和透明的材料进行熔覆。

可进行薄壁激光熔覆，基体无变形。
但如果熔覆的材料，包括粉末和母材，为高反射材料，则光纤激光器、二极管激光器由于其自身设计的特点，就显得不太

适合了，而碟片激光器则比较适合焊接（包括熔覆）、切割反射率比较高的材料。

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