华中科技大学 光学与电子信息学院 激光加工国家工程研究中心, 武汉 430074
为了克服纯铜表面激光熔覆时热量难以积聚的困难, 得到冶金结合良好的Ni60熔覆层, 采用预热辅助脉冲激光熔覆的方法, 在纯铜表面进行了Ni60合金粉末的熔覆实验, 并建立了纯铜表面预热辅助脉冲激光熔覆过程的3维瞬态热弹塑性模型, 对温度场及残余应力进行了仿真。预热温度达到573K时, Ni60熔覆层中裂痕完全消除;预热温度为673K时, 激光熔覆的加工效率提升了2.2倍;预热辅助脉冲激光熔覆得到的Ni60熔覆层平均硬度达到800HV0.2; 常温下, Ni60熔覆层与ASTM52100钢相对耐磨性为4.45, 摩擦系数约是铜和ASTM 52100钢的57%。结果表明, 随着预热温度的升高, Ni60熔覆层中裂纹减少, 激光熔覆效率提高; Ni60熔覆层有效地提高了表面硬度, 减小了摩擦系数。通过预热辅助脉冲激光熔覆技术, 在纯铜表面制备得到无裂纹、无气孔的Ni60熔覆层, 可有效地提高铜基材的硬度与耐磨性。
激光技术 Ni60涂层 预热辅助脉冲激光熔覆 纯铜 残余应力 耐磨性 laser techniques Ni60 coating pulsed laser cladding with preheating pure copper residual stress wear resistance
1 浙江工业大学激光加工技术工程研究中心, 浙江 杭州 310014
2 浙江省高端激光制造装备协同创新中心, 浙江 杭州 310014
超音速激光沉积技术(SLD)是一种将激光辐照与冷喷涂相结合的新型涂层制备工艺，因其结合了激光技术和冷喷涂技术的优势，能够沉积冷喷涂难以沉积或不可能沉积的材料。利用超音速激光沉积技术在中碳钢基材上成功制备了Ni60 涂层，并采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X 射线衍射(XRD)、显微硬度测试等手段对涂层的沉积效率、显微组织成分、结合机理以及显微硬度进行了表征分析。研究结果表明：随着激光加热温度升高，涂层沉积厚度增加，表面球型凹坑逐渐减少；Ni60 涂层保持了冷喷涂固态沉积的特征，显微组织结构以及相组成与原始粉末相一致；激光加热导致Ni60 沉积层与基体间同时存在机械咬合与冶金结合；涂层的平均显微硬度为867 Hv0.3，比原始粉末提高8%~10%，沉积过程产生了冷作硬化。
材料 超音速激光沉积 Ni60涂层 固态沉积 冷作硬化
