激光熔覆是很有发展前途的工艺技术,在航空航天工业、汽车工业、金属材料的防腐耐磨、冶金工业和模具生产等领域,都有重要的用途和应用前景。
在航空航天工业,航空发动机涡轮叶片叶尖锁口部位常因磨损而失效,为提高其高温抗腐蚀及耐磨性能,延长使用寿命,需对叶尖进行有效的表面强化。研究表明,采用CoCrW或CoCrW+WC粉末对DZ4合金基体进行激光熔覆,通过选择和控制适当工艺参数(激光功率密度、粉末输送速率及扫描速度),可以获得满意的效果;基体材料对涂层的稀释度小而又能实现冶金结合,其涂层呈细小枝晶组织结构,孔隙率小,显微硬度较高,可以满足高温抗腐耐磨损的要求。航空发动机钛合金和镍基合金摩擦的接触磨损是发动机使用和维修中的一大难题,通过激光熔覆可获得优质的涂层,对燃气涡轮发动机零件的修复开辟了新的途径。
在汽车工业,发动机的气门、气门座圈密封锥面、气门阀杆小端面和排气阀、阀门座表面等要求耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能,可用激光熔覆具有相应的优良性能的合金涂层。例如,在汽车发动机排气门的密封雏形面激光熔覆Stellite合金涂层,其耐磨性能比基体材料提高5倍;在Stelite合金中加入10%的SIC后,其耐磨性能又比Stelite合金涂层增加2倍。
激光熔覆近两年广泛用作提高金属材料耐腐性和耐磨性的有效手段之一。例如,表面熔覆FeCrBSi合金层的性能可达到18-8不锈钢的水平,金属构件上熔覆NiCrBSi硬质合金涂层,可改善其耐磨性和防锈能力,但普通熔覆容易发生加热温度过高和在融化和凝固过程中基材成分(铁)溶入涂层等问题;研究表明,采用激光熔覆可避免此问题而获得极细组织和很高硬度的涂层,从而大大改善其耐磨性和防锈性能。在石油工业的现场工矿比较恶劣条件下服役的许多金属零部件,长期工作在承受重载荷并伴有腐蚀、摩擦和磨损的场合,通过激光熔覆代替传统的表面处理技术。中科中美ZKZM目前作为国内唯一一家掌握高速激光熔覆技术的高科技企业,目前已经实验在Cu上激光熔覆Ag作为电接触材料,这种工艺可代替原工艺中的有毒化学电镀物质(铬),大大改善环境。
此外,激光熔覆越来越多应用在热能动力工业、冶金工业、模具制造等行业中,对表面容易损坏失效的工件进行表面改性和修复,在提高产品质量和生产进度、降低生产成本等方面起到积极作用。