激光熔覆（Laser Cladding）是一种表面改性技术，通过高能激光束将金属粉末或线材熔化，并与基材表面薄层共同熔凝，形成与基材呈冶金结合的致密涂层。其核心目的是改善基材表面的性能（如耐磨、耐蚀、耐热等），或修复磨损、损坏的部件，同时降低材料成本。
技术原理
- 激光加热：高功率激光束（如CO₂激光器或光纤激光器）聚焦在基材表面，形成高温熔池。
- 材料添加：通过同步或预置的方式将金属粉末（如镍基、钴基、碳化钨等）送入熔池。
- 快速凝固：激光移开后，熔池迅速冷却凝固，形成与基材结合紧密的涂层。
核心特点
- 冶金结合：涂层与基材通过原子级结合，结合强度高（可达300MPa以上），抗剥落性能优异。
- 稀释度低：基材与熔覆材料的混合比例低（通常5%-8%），涂层成分可控。
- 热影响区小：激光能量集中，工件变形小，适合精密部件修复。
- 材料利用率高：粉末利用率超过90%，显著降低材料浪费。
- 性能可定制：通过调整粉末成分（如铁基、镍基合金），可实现耐磨、耐腐蚀、耐高温等功能。
工艺类型
- 送粉方式：
- 同步送粉：激光熔覆过程中实时送粉，自动化程度高，涂层均匀性好。
- 预置送粉：预先在基材表面铺粉，再通过激光扫描熔化。
- 激光器类型：
- CO₂激光器：适用于高功率熔覆，但对某些金属（如铝合金）吸收率较低。
- 固体激光器（如光纤、碟片激光器）：波长更短（1.06μm），适合有色金属（如铝合金）熔覆。
应用领域
- 表面改性：
- 修复磨损部件（如燃气轮机叶片、轧辊、齿轮）。
- 提升基材性能（如飞机发动机叶片、石油钻具的耐磨涂层）。
- 增材制造：
- 通过逐层熔覆粉末，直接制造复杂三维零件（如航空航天部件）。
- 工业修复：
- 修复高价值设备（如模具、液压钢、高铁车轮），修复成本仅为重置的1/5，且缩短维修时间。
技术优势
- 经济性：在廉价基材上制备高性能涂层，节约贵重金属（如镍、钴）。
- 环保性：减少废料产生，支持零部件再制造，符合可持续发展需求。
- 高效性：高速激光熔覆技术（线速度可达500mm/s）显著提升效率，部分场景下无需后处理。
挑战与发展方向
- 技术难点：
- 残余应力控制、裂纹预防、熔覆层均匀性优化。
- 高速熔覆中的热管理与工艺稳定性。
- 智能化趋势：
- 引入AI控制熔覆参数（如温度场监测、送粉速率调节），实现高精度自动化。
- 新材料开发：
- 功能梯度材料（FGM）设计，满足极端环境需求（如高温、高压、腐蚀性场景）。
一句话说明白什么是激光熔覆
激光熔覆通过“激光+粉末”的精准控制，为制造业提供了从修复到升级的创新解决方案，广泛应用于航空航天、能源、汽车等领域，是推动工业4.0和绿色制造的重要技术之一。
