如何選用激光熔覆材料？

轉(zhuǎn)載自公眾號《熔覆專家》

激光熔覆是一種很復(fù)雜的物理、化學(xué)冶金過程，并對裂紋非常敏感的工藝。從20世紀(jì)70年代發(fā)展至今，選擇合適的熔覆材料對于熔覆成品質(zhì)量仍是個關(guān)鍵的問題。因為熔覆材料的選擇是否適當(dāng)，將直接影響到激光熔覆層的使用性能及激光熔覆的工藝性。

激光熔覆材料選擇注意事項

激光熔覆材料在激光的高溫作用下全部或部分熔化，形成激光熔池，凝固后立即形成熔覆層，為了提高熔覆層的質(zhì)量以及激光熔覆的工藝性，熔覆材料要滿足如下幾個方面的要求：

01

良好的使用性能

所選的材料必須能滿足零部件表面工況要求，如具有耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、導(dǎo)電等使用性能。

02

良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性

熔覆材料與基體的熱膨脹系數(shù)相差過大時，激光熔覆過程中的快速加熱和冷卻導(dǎo)致收縮不均勻，形成很大的熱應(yīng)力，使涂層從基體上剝離或開裂。

03

相近的熱膨脹系數(shù)

熔覆材料與基體的熱膨脹系數(shù)相差過大時，激光熔覆過程中的快速加熱和冷卻導(dǎo)致收縮不均勻，形成很大的熱應(yīng)力，使涂層從基體上剝離或開裂。

04

有較好的潤濕性

熔覆材料在熔融或半熔融狀態(tài)下應(yīng)和基體有較好的潤濕性。以保證涂層與基體有良好的結(jié)合性能。

05

有較好的流動性

涂層材料是粉末時，其形狀、粒度分布、表面狀態(tài)應(yīng)符合要求，且要有好的流動性，這樣才能獲得好的均勻涂層；當(dāng)涂層材料是棒材或絲材時，應(yīng)有較好的成型性能，且具有一定的強度、粒徑值也應(yīng)均勻準(zhǔn)確、表面清潔無污染。

激光熔覆采用的金屬粉末主要有：工具鋼。馬氏體鋼、不銹鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻合金等。在激光熔覆材料中研究最多，應(yīng)用最廣的鎳基自熔性合金粉末，它具有潤濕性、耐磨性以及高溫自潤滑的性能。它可根據(jù)耐磨性的要求選擇不同化學(xué)成分和牌號的鎳基粉末。激光熔覆的制備鎳基熔覆層廣泛應(yīng)用于模具、鑄鐵、鎳合金、鋼、不銹鋼零件以及曲軸、軋輥、軸套、軸承座、偏心輪等零件。

一般情況下，鎳基合金都具有良好的抗拉伸、抗疲勞和抗熱疲勞性能。目前，主要有Inconel 738、Hastelloy X、Inconel 625、Inconel 713、Inconel 718等。Inconel 738具有良好的高溫蠕變斷裂強度，抗熱腐蝕性是較低鉻含量的超合金，可長期暴露于高達920-980℃的高溫腐蝕性的環(huán)境中，適用于飛機發(fā)動機、燃氣輪機。Hastelloy X在高溫下具有高強度和抗氧化性，在高達1200℃的環(huán)境中，也具有良好的延展性，目前，主要應(yīng)用于航空航天技術(shù)中，例如燃氣輪機部件和燃燒區(qū)組件如過渡管、燃燒器罐、噴桿、排氣管、加力燃燒室等;而且還因為具有耐應(yīng)力腐蝕開裂的性能，應(yīng)用于工業(yè)爐、石油化工及化學(xué)過程工業(yè)中。Inconel 625在高溫約815℃的條件下依然具有良好的負載性能，而且耐腐蝕性強，廣泛應(yīng)用于航空航天、化工及電力工業(yè)中。Inconel 713具有優(yōu)異的抗熱疲勞性能，以及在927℃的特殊斷裂強度，適用于噴氣發(fā)動機燃氣輪機葉片。

Inconel 718是基于鐵鎳硬化的超合金，具有良好的耐腐蝕性及耐熱、拉伸、疲勞、蠕變性，適用于各種高端應(yīng)用，例如，飛機渦輪發(fā)動機和陸基渦輪機等。

通過選擇與基體材料相匹配的熔覆材料，最大限度的發(fā)揮材料的潛力，不僅可以提高工件的使用性能、縮短產(chǎn)品的制造周期，同時還能獲得顯著的經(jīng)濟效益。