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维普资讯 激光表面改性技术及其应用综述 口 肖爱红 口 邱长军 口 李学兵 摘 要：综合论述各种激光表面改性技术的特点压其应用，介绍激光相变硬化、激光熔覆、激光合金化和激光表面冲 击硬化的特点压其应用。同时将激光表面技术和常规表面技术进行对比。 关键词：激光 表面改性技术 相变硬化 熔覆 台金化 冲击硬化 中圈分类号：TG156．99 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2006)03—0059—03 激光是一种高方 向性 、高亮度性、高单色性 的电磁 且其耐磨性可提高9倍 ，而操作 费用只有高频淬火或渗 波。激光束 由一系列反射镜和透镜控制聚焦成直径很 碳处理 的1／5。我 国江西转 向器厂利用2kW 激光处理 小的光斑 (0．1mm)，从而获得极高 的功率密度 (104 器处理转 向器 的壳体 ，其耐磨性 比未处理的提高l4倍 。 ～ 109W ／c )。随着20世纪60年代第一 台红宝石激光 目 激光熔覆与合金化 器 的诞生及70年代大功率激光器 的成功研制。激光技 术 的应用 日趋广泛 1【 l。激 光表 面改性是将激光作用 激光熔覆是把所需配制设计 的合金粉末经激光熔 于材料表面 ，使材料 的表面性能得到提高 。特别是材料 化成熔覆层的主体合金 ，熔覆层与基体金属有一薄层 的表面硬度 、强度 、耐磨性 、耐蚀性和耐高温性 的改进 ， 熔化 ，并构成冶金结合 的一种激光表面处理技术 。这项 大大提高 了产 品的使 用寿命 。该技术是20世纪70年代 技术始于1974年 ，Gnanamuthu申请 了激光熔覆一层金 中期发展起来 的～ 项高新技术 ，具有 广 阔 的应用前 属于金属基体 的熔覆方 法专利 。经过30余年 的发展 ， 景…。近30年来 ，在表 面改性处理方面 ，激光有着其独 激光熔覆 已成为材料表面工程领域 的前沿和热 门课题 特 的特点 ，在很多国家 ，激光表面技术获得 了很好 的发 【l 。 激光熔覆 的 目的是使一种合金熔覆在基体材料 展圳，如在美 国及意大利等汽车公司的应用，都获 表面 ，而覆层材料多具有高硬 度及 良好 的抗磨、抗热、 得 了 良好 的经济效益 。激光表面改性工艺包含激光相 抗蚀 、抗疲劳性能 ，所 以通过该法可 以大大提高零件 的 变硬化 、激光熔覆 、激光合 金化 、激光非 晶化 (激光上 耐磨 、耐热 、耐腐蚀及 耐疲劳等各种所需的性 能。如对 釉)和激光冲击硬化等 。 60钢进行碳钨激光熔覆后 ，硬度最高达2200HV以上 ， 耐磨损性能为基体60-钢 的20倍左 右 。在 Q235钢表 面 Ⅱ 激光相变硬化 激光熔覆 c0CrsiB合 金后 ，将其 耐磨性 与火焰 喷涂 的 激光 以10s一10 ℃ ／s加热速度作用 在金属 表面 耐蚀性进行 了对 比，表 1中列 出了年腐蚀深度 ，可见前 上 ，使其温度迅速上升至相变点 以上 ，并通过基体 的热 者 的耐蚀性 明显高于后者 。图1为气动喷注法激光熔覆 传导 ，以10℃ ／s冷却速度实现 自冷淬火。这种处理方 示意 图。 法称为激光相变硬化 (淬火 )。其特点是淬硬层组织硬 寝1 CoCrSiB合金的年腐蚀深度¨4J／(mm) 化 ，硬度 比常规高 15％ 一20％ ，耐磨性提高 1～10倍 ； 加热速度快 ，生产效率高 ，成本低 ，自动化程度高；对槽 内壁 、盲孔底部、深孑L、长筒 内壁等特殊部位 ，只要光束 能照到的部位均可进行处理 ；可进行大型零件局部表 激光合金化是在用激光熔 化基体表面 的 同时 ，加 面硬化和形状复杂零件