激光熔覆是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)冶金過程，是一種對(duì)裂紋非常敏感的工藝，在考察熔覆材料、掃描速度、激光功率、離焦量和基材等因素對(duì)裂紋敏感性的影響時(shí)，熔覆材料的影響排在首位。
◇激光熔覆材料的基本要求
激光熔覆材料在激光的高溫作用下全部或部分熔化，形成激光熔池，凝固后即形成激光熔覆層。在此過程中，熔覆粉末不僅要滿足使用性能的要求，還應(yīng)滿足激光熔覆工藝性能的要求，具體包括以下幾個(gè)方面。
?具有良好的使用性能。所選用的材料必須能滿足零部件表面工況要求，如具有耐磨、耐蝕、耐高溫、抗氧化等使用性能。
?具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。材料在激光熔覆過程中承受高溫，應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，即在高溫下不揮發(fā)、不升華、不發(fā)生有害的化學(xué)反應(yīng)和晶形轉(zhuǎn)變，以保持原材料的優(yōu)良性能。
?熔覆材料和基體應(yīng)有相近的熱膨脹系數(shù)。熔覆材料與基體的熱膨脹系數(shù)相差過大時(shí)，激光熔覆過程中的快速加熱和冷卻導(dǎo)致收縮不均勻，形成很大的熱應(yīng)力，容易使涂層從基體上剝離或開裂。
?熔覆材料在熔融或半熔融狀態(tài)下應(yīng)和基體有較好的潤濕性。以保證涂層與基體有良好的結(jié)合性能。
?涂層材料是粉末時(shí)，其形狀、粒度分布、表面狀態(tài)符合要求，且要有好的流動(dòng)性，這樣才能獲得好的均勻涂層。
金屬粉末
◇激光熔覆材料的設(shè)計(jì)
不同的工件、不同的服役環(huán)境對(duì)沉積金屬材料的各項(xiàng)性能要求也不盡相同。雷石在大量的實(shí)踐中先后開發(fā)了近百種不同牌號(hào)的金屬粉末材料，如高溫合金類、不銹鋼類、鈷基合金類等。
不銹鋼材料中，奧氏體不銹鋼因其優(yōu)良的耐腐蝕性能在醫(yī)療、食品等行業(yè)里有著廣泛的應(yīng)用。馬氏體不銹鋼因具有一定的硬度及耐磨損性能，在工程機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用也較為廣泛。其他如雙相不銹鋼在石油、化工行業(yè)有著一定的應(yīng)用。
高溫合金如GH4169、GH3625等在高溫下仍有著不錯(cuò)的力學(xué)性能，在航空航天工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多。其他如哈氏合金、高鎳合金由于其良好的耐腐蝕性能在石油、化工、模具行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。
鈷基合金主要表現(xiàn)為高溫下的性能突出，特別適合用來制造或修復(fù)高溫高壓服役環(huán)境下的閥座、氣門等。
在實(shí)際的生產(chǎn)加工過程中，我們可以參考下表，根據(jù)實(shí)際的工件性能指標(biāo)要求選擇最優(yōu)的合金材料進(jìn)行激光增材制造。
表 激光增材制造中常見的合金體系及典型用途
為得到最優(yōu)的組織與形變控制，除材料體系外，激光增材制造工藝同樣發(fā)揮著巨大的作用，山東雷石基于不同的合金體系開發(fā)了與之相匹配的工藝參數(shù)，通過匹配最優(yōu)的光斑類型、掃描路徑、線速度、搭接率等工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)了組織結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控與形變控制。
雷石將成熟的技術(shù)和工業(yè)需求相結(jié)合，面向多領(lǐng)域制造企業(yè)，成功開發(fā)了適用于多個(gè)行業(yè)的工藝方案，研發(fā)了增減材一體化、超高速激光增材、機(jī)器人增材、保護(hù)氣氛增材等系列增材制造裝備，在金屬增材制造工業(yè)化應(yīng)用方面處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。
公司致力于對(duì)激光高速熔覆及再制造技術(shù)的創(chuàng)新和研發(fā)，同時(shí)不斷完善工藝水平，提升其核心部件的功能性，如送粉噴嘴的耐用性、送粉精度、高送粉量、粉末利用率等，最大限度的發(fā)揮材料的潛力，不僅可以提高工件的使用性能、縮短產(chǎn)品的制造周期，還能獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)《激光熔覆技術(shù)及應(yīng)用》
