中科中美3-5mm萬瓦級激光用于碳化鎢耐磨涂層的制備
激光熔覆技術是一種綠色金屬表面處理技術,，該項技術自1974年由美國的科學家D. S. Gnanamuth提出以來，已在多個行業(yè)進行廣泛推廣應用,。激光熔覆技術原理是將高功率密度激光束輻照到基材表面,，使基材與熔覆層材料迅速熔化凝固，獲得與基材冶金結合的涂層,。新獲得的激光熔覆涂層一般要求具有耐磨,、耐蝕、耐熱,、抗氧化等優(yōu)異性能,。
硬質相耐磨材料由粘接相與硬質相組成，分別起粘結作用和強化作用,。粘接相與金屬基材冶金結合,，硬質相以固體顆粒形式分布在熔覆層內部，以提高耐磨性,。常見的硬質相耐磨材料碳化鎢具有高硬度,、高熔點等特性，被廣泛作為硬質相用于激光熔覆,。WC為六方晶格結構,，理論密度為15.77 g/cm3，熔點2 600～2 870 ℃,，硬度可達2 000 HV以上,，WC可與Co形成固溶體，與Co有好的濕潤性,。WC材料激光熔覆層具有較高硬度和耐磨性,，但是在激光熔覆過程中，激光與熔覆層材料相互作用熱歷程會影響微觀組織演化與熱應力;熔池流動為WC顆粒在熔覆層中的分布提供驅動力;WC顆粒分解,，使C和W元素隨熔池流動與熔覆層中的其他元素發(fā)生相互作用,，形成復雜化合物,，尤其是C元素與空氣中的O發(fā)生反應，會引發(fā)熔覆層氣孔,，作為裂紋源頭,，造成涂層開裂、腐蝕等失效問題,。
國內外多家高?？蒲性核鶉@WC熔覆圖層性能進行大量實驗研究，通過控制改變工藝中的多項參數(shù),，實現(xiàn)涂層性能的提升和優(yōu)化,。常見解決WC熔覆圖層的常見辦法包括：
1 控制激光掃描速度提高耐磨性。隨著掃描速度的增大,，底部柱狀晶外延生長層寬度減小,，組織晶粒細化，顯微硬度增大,，耐磨性提高,。
2 改變激光能量密度。WC顆粒溶解過程是漸變的,，對于一個WC顆粒,，部分WC溶解進入熔池，殘余WC仍以顆粒形式存在,，部分溶解可認為是一種熱損傷過程。增加單位長度激光能量和降低掃描速度都會增大WC顆粒的溶解,。
3 電磁攪拌技術,。電磁攪拌加速了熔池的傳熱,、傳質和對流過程,，大大增加了熔池的過冷度并提高了形核率，使熔覆層組織細化和均勻化,。
4 預熱工藝,。預熱是獲得無缺陷涂層的必要前提,。采用預熱和制備緩沖涂層的方法，可實現(xiàn)了無缺陷NiCr/WC復合涂層,。
以上方法雖然對于WC激光熔覆涂層的氣孔與裂紋問題能夠起到一定的緩解作用,，實際工業(yè)應用中WC材料大面積高效高質量激光熔覆加工仍然面臨較大的技術挑戰(zhàn)，除了具體的熔覆工藝之外,，選擇合適的熔覆系統(tǒng)至關重要,。中科中美的3-5mm光斑10000瓦級高速熔覆設備,，由于具體較高的能量密度,，可實現(xiàn)較快的掃描速度,，是實現(xiàn)組織晶粒細化，提供顯微硬度,，提高耐磨性的理想工具,。