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激光上釉是一种材料表面改性工艺,又称激光釉化。利用功率密度很高(105~107瓦/ 平方厘米)的激光束在很短时间内作用于材料表面,使材料表面迅速熔化,然后通过材料基体的激冷作用(冷却速度105~109K/s)使表面熔化层形成一层微晶或非晶层,即釉化层。釉化层的厚度一般在0.5~100μm范围内 。
采用聚集后功率密度在10-10W/cm范围内的激光束高速扫描材料表面生熔化薄层,同时在液固两相间保持极高的温度梯度,使冷却速度高达10-10K/s快凝形成微晶、纳米晶、过饱和固溶体、非平衡相合金、非晶等结构成分均质化的表面改性方法激光上釉层具有优异的抗腐蚀性能,一般比原组织结构的基体提高10-100倍,同时还能消除表面微缺陷,提高抗疲劳性能其主要工艺参数是激光束功率密度和扫描速度。控制这些参数就能实现烙深、凝固速度和温度梯度的特殊匹配。工业用的脉冲激光束和连续激光束(CO2、CO)等气体激光器)均能用于激光上釉。上釉工艺能达到的平均冷却速度超过10K/s,而熔层厚度为1—10μm。
该方法的特点是能高效率地在材料或形状较复杂的零部件表面整体或选区获得微晶直至非晶的具有特殊性能的均质化层,且工艺过程较为简单和易于实现自动化。
该工艺特别适用于弥散强化、晶粒尺寸强化、非稳态置换型和非晶等合金的表面成分和结构均质化,在保持材料原有性能如耐磨、抗疲劳等基础上大大提高耐蚀性。
激光釉化现仅用于铸铁、碳素钢、合金钢、高温合金等金属材料。激光釉化后的材料表面,其组织成分较均匀,除出现微晶或非晶外,还可出现新的亚稳相,从而使材料表面具有优异的电磁、化学和机械性能,如高硬度、良好的塑性及耐蚀性和耐磨性等。激光釉化主要用于材料表层防护和获得材料表层特殊冶金组织。
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