隨著現(xiàn)代科學技術(shù)和工業(yè)不斷發(fā)展,零部件的工作環(huán)境越來越趨于復雜化,表面性能的要求也越來越高,因此零件報廢率**增加。通常由于表面失效而報廢的零件主要有轉(zhuǎn)子葉片、輥軸類零件、齒輪類零件、接頭類零件等。在零部件整體性能滿足工況的條件下,*為表面損傷的零部件都是可以修復。如果能對因誤加工或服役損傷而致使報廢的零件進行修復,不*能夠**巨大的經(jīng)濟和時間損失,還可以提高資源的利用率,也符合**可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。
激光技術(shù)是與原子能、半導體及計算機齊名的20世紀四大科技發(fā)明之一。由于激光具有方向性好、能量密度高、單色性好和相干性強等一系列***,因此特別適用于材料加工。激光加工技術(shù)就是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術(shù),是集光學、機械學、冶金學、電子學、計算機學等為一體的高技術(shù),發(fā)展非常迅速,其應用范圍也日趨廣闊。
激光熔覆技術(shù)是激光加工技術(shù)的一個重要的應用方面,是一種新型的材料加工與表面改性技術(shù),涉及物理、冶金、材料科學等領域。其研究歷史可追溯到20世紀70年代。1974年Gnanamuthu先提出并申請了激光熔覆一層金屬于金屬基體的熔覆方法**;進入80年代,激光熔覆技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為表面工程、摩擦學、應用激光等領域的前沿性課題,可以在低成本鋼板上制成高性能表面,代替大量的合金,以節(jié)約貴重、稀有的金屬材料,提高材料的綜合性能,降低能源消耗,適用于局部易磨損、剝蝕、氧化及腐蝕等零部件,受到了國內(nèi)外的普遍重視;到90年代后,相關科學研究與應用開發(fā)得到快速發(fā)展。
激光熔覆是一個動態(tài)熔化過程,熔池尺寸小,不*存在著傳熱現(xiàn)象,而且也存在著對流、質(zhì)量傳遞等,它們直接影響熔池的宏觀形貌、偏析、**和成分的均勻性及其他物理冶金性能,因此研究激光熔覆加熱理論,搞清激光熔覆過程中的熱傳導、對流及質(zhì)量傳遞等問題,對于弄清激光熔覆理論具有重要意義。
激光熔覆技術(shù)是一種經(jīng)濟效益很高的新技術(shù),它可以在廉價金屬基材上制備出高性能的合金表面而不影響基體的性質(zhì),降低成本,節(jié)約貴重稀有金屬材料。因此,世界上各工業(yè)**地區(qū)對激光熔覆技術(shù)的研究及應用都非常重視。
應用于激光熔覆的激光器主要有CO2激光器和固體激光器(主要包括碟片激光器、光纖激光器和二極管激光器,老式燈泵浦激光器由于光電轉(zhuǎn)化效率低、維護繁瑣等問題已逐漸淡出市場)。對于連續(xù)CO2激光熔覆,國內(nèi)外學者已做了大量研究。高功率固體激光器的研制發(fā)展迅速,主要用于有色合金表面改性。據(jù)文獻報道,采用CO2激光進行鋁合金激光熔覆,鋁合金基體在CO2激光輻照條件下容易變形,甚至塌陷。固體激光器,特別是碟片激光器輸出波長為1.06μm,較CO2激光波長小1個數(shù)量級,因而更適合此類金屬的激光熔覆。