激光熔覆过程中常见的缺陷主要包括裂纹、气孔、疏松、未熔合、夹杂物、变形、表面不平度、氧化烧损等。以下是这些缺陷的成因及避免方法的总结：
1. 裂纹
成因：
热应力与残余应力：熔覆层与基材的热膨胀系数不匹配，冷却时产生应力。
组织偏析：晶界弱化（如共晶组织或枝晶偏析）导致裂纹沿晶界扩展。
材料脆性：高硬度或高碳含量材料（如镍基合金）易脆化。
工艺参数不当：激光功率过高、扫描速度过快或搭接率不合理。
避免方法：
预热基材：预热温度控制在 200-400℃，降低基材与熔覆层的温差。
优化材料选择：
选用韧性较好的熔覆材料（如降低 B、Si、C 含量）。
添加 WC、TiN 等强化相时控制比例，避免局部富集。
熔覆前对粉末进行 真空烘干（200℃保温2h）。
调整工艺参数：
控制单层厚度 1.0-1.5mm，避免过厚。
使用线光斑或矩形光斑，增加熔覆层宽度。
优化激光功率、扫描速度和搭接率，减少残余应力。
后处理：熔覆后进行缓冷或去应力退火。
2. 气孔
成因：
粉末污染：粉末表面附着油污、水分或杂质。
气体保护不足：保护气体（如氩气）流量不足，导致氧化或气体残留。
熔池动力学不稳定：熔池内气体未能及时排出。
工艺参数不当：激光功率过低或扫描速度过快，导致粉末未完全熔化。
避免方法：
粉末预处理：
严格筛选粉末，确保清洁干燥。
真空条件下烘干粉末（200℃保温2h）。
优化气体保护：
使用 高纯度惰性气体（如氩气）保护熔池。
调整送气量，确保粉末输送和熔池保护平衡。
工艺参数优化：
提高激光功率，确保粉末充分熔化。
控制扫描速度，避免熔池过冷。
合理设计搭接率，减少层间气孔。
3. 疏松
成因：
温度梯度不均：熔覆层与基材界面温度分布不均匀，导致成分偏析。
粉末熔化不充分：送粉量过大或激光功率不足，导致粉末未完全熔化。
凝固速率过快：熔池冷却速度过高，导致组织疏松。
避免方法：
优化粉末配比：选择成分均匀的粉末，避免局部富集。
调整工艺参数：
增加激光功率，提高熔池温度。
控制送粉量，避免粉末堆积过多。
设计梯度层：通过过渡层（如混合粉末）实现基材与熔覆层的热膨胀系数匹配。
4. 未熔合
成因：
基材表面污染：油污、锈迹或电镀层影响熔池形成。
工艺参数不当：激光功率过低或扫描速度过快，导致粉末与基材未冶金结合。
粉末输送不稳定：送粉量过大或喷嘴高度不当，导致粉末弹射。
避免方法：
清洁基材：去除表面油污、锈迹等污染物。
优化工艺参数：
提高激光功率，确保基材表面熔化。
控制扫描速度，保证熔池充分覆盖基材。
调整送粉系统：
控制送粉量在合理范围（单层厚度1.0-1.5mm）。
调整喷嘴高度，避免粉末弹射或堵塞。
5. 夹杂物
成因：
粉末杂质：粉末中混入异物（如氧化物、颗粒杂质）。
熔池搅拌不足：熔池内未充分混合，导致杂质残留。
工艺参数不当：熔池温度过低，杂质无法上浮。
避免方法：
严格筛选粉末：使用高纯度粉末，过滤杂质。
优化工艺参数：
提高激光功率，增强熔池流动性。
调整扫描速度，促进熔池对流。
6. 变形与表面不平度
成因：
热输入不均：激光功率过高或扫描路径设计不合理，导致局部热积累。
搭接率不足：层间搭接率过小，导致熔覆层塌陷或表面起伏。
基材刚性不足：薄壁件或复杂结构易发生变形。
避免方法：
优化扫描路径：采用合理的搭接率（通常 20%-40%）。
控制热输入：
分层熔覆时降低单层厚度。
采用多道搭接扫描，减少热累积。
预热与后处理：预热基材并进行退火处理，减少变形。
7. 氧化烧损
成因：
保护气体不足：熔池暴露在空气中，导致氧化。
粉末受潮：粉末中的水分在高温下分解为气体，引发氧化。
工艺参数不当：熔池温度过高，加速氧化反应。
避免方法：
加强气体保护：使用高纯度惰性气体（如氩气）覆盖熔池。
粉末预处理：真空烘干粉末，去除水分和挥发物。
控制熔池温度：优化激光参数，避免过热。
8. 搭接区裂纹
成因：
熔融金属润湿性差：搭接区域熔池未能充分覆盖基材。
工艺参数不当：扫描速度过快或搭接率不合理。
避免方法：
优化搭接率：根据层厚调整搭接率（通常 30%-50%）。
调整工艺参数：
降低扫描速度，确保熔池充分覆盖搭接区。
使用线光斑或矩形光斑，增加熔覆宽度。
总结：关键控制措施
材料选择：选用热膨胀系数匹配、高纯度的粉末和基材。
工艺优化：
控制激光功率、扫描速度、送粉量和搭接率。
使用线光斑或矩形光斑，提高熔覆层宽度。
预处理与后处理：
预热基材（200-400℃）。
熔覆后进行缓冷或退火处理。
环境控制：在惰性气体保护下进行熔覆，避免氧化和污染。
通过以上方法，可以有效减少激光熔覆过程中的缺陷，提高涂层质量和性能。
