激光熔覆修复的材料性能特点
激光熔覆修复技术修复后的材料具有多项显著的性能优势，这些特点使其成为表面改性与再制造领域的理想选择。激光熔覆修复的材料性能特点主要体现在以下几个方面：
一、冶金结合与高结合强度
- 冶金结合：激光熔覆层与基体形成冶金结合，而非简单的物理结合，结合强度高（通常可达360MPa以上）
- 界面强度高：熔覆层与基材之间形成冶金结合，抗拉强度可超过500 MPa，通常大于基材的强度
- 修复效果：修复后的零部件强度可达到原强度的90%以上（[1]）
二、稀释率低，成分可控
- 稀释率低：激光熔覆的稀释率通常小于3%-5%，保证了熔覆层的高硬度和优良性能
- 成分可控：通过对激光工艺参数的调整，可以获得低稀释率的良好涂层，并且涂层成分和稀释度可控
- 成分稳定性：熔覆层化学成分与设计粉末成分偏差小，不易产生气孔等缺陷
三、组织致密，结构均匀
- 组织致密：激光熔覆层气孔少、组织致密，无明显缺陷
- 晶粒细小：冷却速度快（高达10^6K/s），属于快速凝固过程，容易得到细晶组织
- 硬度均匀：表面没有软点，硬度差≦3HRC，有效层深内硬度一致性好
- 各向同性：熔覆层组织的晶粒细小，组织致密，无孔隙，具有良好的各向同性
四、表面性能显著改善
- 耐磨性：熔覆层耐磨性显著提高，例如Ni基WC涂层的耐磨粒磨损性能可达基材的6倍以上
- 耐蚀性：可显著提高基体材料表面的耐蚀性能，如Co基合金熔覆后耐蚀性明显高于火焰喷涂
- 耐热性：熔覆层具有优异的耐热性能，适合高温环境使用
- 抗氧化性：可有效提高材料表面的抗氧化能力，延长使用寿命
五、热影响区小，变形控制好
- 热输入小：热输入和畸变较小，尤其是采用高功率密度快速熔覆时，变形可降低到零件的装配公差内
- 热影响区小：激光熔覆热影响区极小（约0.1-0.2毫米），对基体材料性能影响小
- 修复精度高：适用于精密部件修复，修复后尺寸精度可达IT8-IT10级
六、厚度可控，适用范围广
- 厚度范围大：熔覆层厚度范围大，单道送粉一次涂覆厚度在0.2~2.0mm
- 选区熔敷：能进行选区熔敷，材料消耗少，具有卓越的性能价格比
- 适用材料广：涂层材料的选择范围大，如铁基、镍基、铜基、钛基等
七、实际应用效果
- 力学性能：通过激光熔覆技术修复的局部腐蚀钢板，其弹性模量、屈服强度和极限强度与完整件基本相当，极限伸长率可恢复到完整件的70%以上
- 修复效果：修复后的零部件强度可达到原强度的90%以上，修复费用不到重置价格的1/5
- 使用寿命：修复后零部件使用寿命显著延长，如H13钢热作模具寿命达新模具的3.8倍
八、与其他表面处理技术对比优势
| 性能指标 | 激光熔覆 | 电镀 | 热喷涂 | 堆焊 |
|---|---|---|---|---|
| 结合强度 | 高（冶金结合） | 低 | 中 | 高 |
| 稀释率 | 低（＜5%） | 无 | 无 | 高 |
| 热影响区 | 极小 | 无 | 较大 | 显著 |
| 涂层致密度 | 致密，无气孔 | 可能存在氢脆 | 存在孔隙 | 一般致密 |
| 耐磨性 | 优异 | 一般 | 中 | 一般 |
| 材料利用率 | 高（＞90%） | 低 | 中（约50%） | 低 |