Ciri-ciri bahan salutan pelindung secara langsung mempengaruhi penampilan perkhidmatan akhir mereka, jadi penyelidikan dan pembangunan bahan salutan dengan kakisan dan rintangan haus yang sangat baik adalah salah satu titik panas dalam penyelidikan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh permulaan lewat teknologi pelapisan laser berkelajuan tinggi, serbuk bahan mentah semasa yang digunakan untuk pelapisan laser biasanya menggunakan sistem serbuk penyembur haba, dan tiada sistem bahan serbuk pelapisan khas telah terbentuk. Setakat ini, penyelidikan mengenai salutan salutan laser berkelajuan tinggi di dalam dan luar negara tertumpu terutamanya pada sistem bahan boleh fluks kendiri tradisional seperti aloi berasaskan besi, kobalt dan nikel, termasuk kawalan kualiti salutan, kawalan struktur mikro dan penilaian rintangan kakisan dan haus. Di samping itu, berdasarkan kelebihan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi, sesetengah sarjana telah membangunkan sistem salutan baharu seperti aloi amorf, aloi entropi tinggi dan bahan komposit dengan rintangan kakisan dan haus yang sangat baik.
Bahan salutan pelapisan tradisional
1. Salutan aloi berasaskan besi
Salutan aloi asas besi adalah kos rendah dan sesuai untuk perlindungan permukaan bahagian struktur keluli yang digunakan dalam jumlah besar, dan boleh menunjukkan rintangan kakisan dan haus yang baik, terutamanya termasuk keluli tahan karat dan salutan keluli aloi. Pada masa ini, terdapat banyak penyelidikan mengenai pelapisan laser kelajuan ultra tinggi salutan aloi berasaskan besi di rumah dan di luar negara, yang digunakan terutamanya untuk meningkatkan rintangan kakisan dan rintangan haus permukaan bahan kerja besi dan keluli.
Sebilangan besar kajian mengenai salutan keluli tahan karat pelapisan laser berkelajuan tinggi telah menunjukkan bahawa pemendapan dan kadar penyejukan salutan meningkat secara bersamaan disebabkan oleh peningkatan ketara kadar salutan, yang kondusif kepada struktur butiran halus salutan. Pada masa yang sama, pengasingan komposisi di dalam salutan dikurangkan dengan berkesan, untuk meningkatkan ketahanan kakisannya. Walau bagaimanapun, kesan kelajuan pengimbasan pada kekerasan dan rintangan haus salutan keluli tahan karat masih menjadi kontroversi. Disebabkan oleh kerumitan evolusi mikrostruktur dan peralihan fasa semasa pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi, penyelidikan lanjut diperlukan. Keluli aloi mengandungi banyak unsur pengaloian, melalui pengukuhan larutan pepejal atau pengukuhan pemendakan untuk mencapai kekuatan tinggi, rintangan haus yang tinggi, sering digunakan untuk perlindungan permukaan bahagian haus tempatan.
Penggunaan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi untuk menyediakan salutan keluli aloi pada permukaan gulungan, acuan tuangan, dsb., boleh meningkatkan rintangan haus dan prestasi suhu tinggi bahagian berkaitan di bawah keadaan kerja yang keras.
Pada masa ini, salutan aloi berasaskan besi pelapisan laser berkelajuan tinggi telah digunakan dalam pengeluaran perindustrian, yang boleh meningkatkan rintangan haus dan rintangan kakisan bahagian, memanjangkan hayat perkhidmatan mereka, mengurangkan kos penyelenggaraan peralatan, dan meningkatkan faedah ekonomi.
2. Salutan aloi berasaskan kobalt
Aloi berasaskan kobalt mempunyai rintangan pengoksidaan suhu tinggi dan rintangan lelasan yang baik, tetapi ia sukar untuk digunakan secara besar-besaran kerana harganya yang tinggi. Dengan menyediakan salutan aloi berasaskan kobalt pada permukaan bahagian, rintangan haus dan rintangan kakisan bahagian boleh dipertingkatkan dengan banyak, dan kos pemprosesan boleh dikawal dengan berkesan. Oleh itu, salutan aloi berasaskan kobalt digunakan secara meluas dalam perlindungan permukaan bahagian logam. Walau bagaimanapun, penyelidikan mengenai penyediaan salutan aloi berasaskan kobalt oleh pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi masih di peringkat awal.
Kerana rintangan lelasan yang sangat baik, rintangan hakisan, rintangan peronggaan dan sifat suhu tinggi, salutan berasaskan kobalt pelapisan laser berkelajuan tinggi telah menunjukkan prospek aplikasi yang luas dalam banyak bidang perindustrian.
3. Salutan aloi berasaskan nikel
Aloi berasaskan nikel bukan sahaja mempunyai kebolehbentukan yang baik, tetapi juga menunjukkan rintangan kakisan yang sangat baik dan sifat suhu tinggi, yang boleh digunakan untuk salutan perlindungan permukaan bahagian dengan kakisan yang serius dan pengoksidaan suhu tinggi. Oleh itu, salutan aloi berasaskan nikel ialah salah satu bahan salutan terawal yang digunakan dalam penyelidikan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi, termasuk aloi berasaskan nikel biasa seperti Ni45, Ni60 dan Inconel 625.
Pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi bagi salutan aloi berasaskan nikel mempunyai nilai aplikasi kejuruteraan yang hebat dalam persekitaran kakisan suhu tinggi.
Bahan salutan pelapis baru
1. Salutan amorf berasaskan besi
Aloi amorf berasaskan Fe mempunyai sifat mekanikal yang sangat baik, rintangan kakisan dan rintangan haus, tetapi disebabkan oleh had proses penyediaan, saiz aloi amorf berasaskan Fe biasanya terhad kepada puluhan milimeter. Menggunakan teknologi salutan permukaan untuk menyediakan salutan nipis pada permukaan matriks boleh memberikan permainan penuh kepada kelebihan aloi amorf berasaskan besi dan mengurangkan kos bahan. Pada masa ini, terdapat lebih banyak kajian mengenai penyediaan salutan amorf berasaskan besi dengan kaedah pelapisan laser konvensional, tetapi kandungan fasa amorf salutan adalah rendah, dan salutan terdedah kepada retakan rapuh disebabkan oleh input haba yang tinggi dan pencairan yang tinggi. kadar. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, pembangunan teknologi pelapisan laser berkelajuan tinggi telah menyediakan skim baharu untuk penyediaan salutan amorf berasaskan besi.
Penggunaan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi untuk menyediakan salutan amorf berasaskan besi boleh meningkatkan keretakan salutan amorfus dan masalah kandungan amorf yang rendah, dengan berkesan meningkatkan rintangan lelasan salutan amorf berasaskan besi, dan dijangka menggalakkan prestasi cemerlang salutan pelindung aloi amorfus untuk amalan pengeluaran.
2. Salutan aloi entropi tinggi
Aloi entropi tinggi telah menjadi salah satu titik panas penyelidikan dalam beberapa tahun kebelakangan ini kerana sifat mekanikal yang sangat baik, sifat suhu tinggi dan rintangan kakisan. Oleh itu, salutan aloi entropi tinggi dijangka memainkan peranan penting dalam bidang perlindungan bahan logam. Salutan aloi entropi tinggi boleh disediakan oleh teknologi pelapisan laser konvensional, tetapi kadar pencairan salutan adalah besar dan ia mudah retak. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, ramai cendekiawan telah menggunakan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi untuk menyediakan salutan aloi entropi tinggi dengan kadar pencairan yang rendah dan tiada retak, yang telah banyak menggalakkan pembangunan salutan aloi entropi tinggi.
Teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi boleh digunakan untuk menyediakan salutan aloi entropi tinggi tanpa kecacatan, untuk meningkatkan ketahanan lelasan dan sifat suhu tinggi permukaan bahagian secara berkesan, dan mempunyai potensi pembangunan yang besar dalam penyediaan perlindungan permukaan bahagian dan salutan penghalang haba.
Teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi mempunyai kelebihan unik dalam penyediaan salutan aloi entropi tinggi, yang boleh mengurangkan kadar pencairan salutan dengan berkesan dan menghalang keretakan salutan, yang kondusif untuk memberikan permainan penuh kepada sifat-sifat yang tinggi. aloi entropi dan menggalakkan penggunaan awalnya.
3. Salutan komposit
Salutan bahan komposit terutamanya merujuk kepada salutan bahan komposit matriks logam bertetulang zarah seramik, yang menggabungkan keliatan plastik tinggi logam dan kekerasan tinggi dan rintangan haus tinggi seramik, yang boleh meningkatkan rintangan haus bahan matriks dengan berkesan dan memanjangkan perkhidmatan. hayat bahagian dalam keadaan haus yang teruk. Sebagai bahagian pengikat antara seramik dan matriks, logam mempunyai kesan penampan dan peralihan, yang boleh mengurangkan tegasan sisa dan kecenderungan retak salutan secara berkesan, dan merupakan salah satu salutan yang paling berpotensi.
Salutan komposit disediakan pada substrat keluli karbon rendah biasa pada kelajuan pengimbasan yang berbeza, dan didapati bahawa kekasaran permukaan salutan pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi adalah lebih kecil, struktur mikro lebih halus dan lebih seragam, dan rintangan kepada elektrokimia. kakisan dan kakisan haba suhu tinggi adalah lebih baik. Berbanding dengan salutan komposit matriks logam bertetulang zarah bertetulang laser tradisional, salutan salutan laser berkelajuan ultra tinggi mempunyai kadar pencairan yang lebih rendah dan kerosakan terma fasa yang dipertingkatkan, sekali gus menunjukkan rintangan haus dan rintangan kakisan yang lebih baik.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, Karbon nanotube (CNTs) telah menjadi salah satu titik panas penyelidikan kerana kekuatan tegangan tinggi, kekuatan spesifik, modulus Young, terikan elastik, superkonduktiviti yang baik, sifat optik dan kekonduksian terma. Nanotiub karbon bersalut nikel/salutan komposit amorf berasaskan besi telah disediakan menggunakan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi menggunakan tiub nano karbon sebagai fasa pengukuhan bahan komposit. Kajian telah menunjukkan bahawa tiub nano karbon boleh meningkatkan keliatan salutan dan menghalang pembentukan keretakan. Selain itu, tiub nano karbon boleh digunakan untuk pelinciran pepejal dan mengurangkan pekali geseran salutan dengan berkesan kerana sifat pelinciran sendiri. Dengan peningkatan bilangan tiub nano karbon, rintangan haus dan rintangan kakisan bertambah baik.
Ringkasnya, teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi boleh digunakan untuk menyediakan salutan bahan komposit, dan morfologi salutan dan prestasi perkhidmatan adalah lebih baik daripada salutan salutan laser tradisional, yang kondusif untuk mempromosikan aplikasi dan promosi salutan komposit salutan laser dalam pengeluaran industri.
4. Salutan seramik
Dalam pengeluaran sebenar, banyak bahagian berada di bawah keadaan haus suhu tinggi, seperti galas suhu tinggi, aci pemutar turbin enjin besar, dan lain-lain. Salutan emas biasa atau salutan komposit matriks logam sukar untuk memberikan perlindungan yang mencukupi untuk bahagian dalam keadaan yang melampau kerana kepada prestasi suhu tinggi yang lemah, dan bahan seramik mempunyai takat lebur dan kekerasan yang sangat tinggi. Ia dijangka memainkan peranan penting dalam bidang ini. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa kajian mengenai salutan seramik pelapisan laser pada masa ini, terutamanya kerana masalah keretakan salutan yang disebabkan oleh input haba tinggi pelapisan laser sukar untuk diselesaikan.
Salutan seramik berkekerasan tinggi boleh disediakan dengan menggunakan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi. Walau bagaimanapun, pada masa ini, terdapat kekurangan penyelidikan mengenai salutan seramik pelapisan laser berkelajuan tinggi, dan terdapat beberapa sistem bahan seramik yang terpakai, jadi adalah perlu untuk meneroka kebolehgunaan teknologi ini dalam sistem bahan salutan seramik yang berbeza.
Kesimpulan dan prospek
Pembangunan dan promosi teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi merupakan kemajuan besar dalam kejuruteraan permukaan bahan, yang menggabungkan kelebihan teknologi salutan permukaan seperti penyaduran elektrik, penyemburan haba dan pemendapan wap, dan berjaya menyelesaikan kesesakan kecekapan yang menyekat besar- aplikasi skala teknologi pelapisan laser tradisional. Salutan dengan prestasi cemerlang dan tiada retakan keliangan boleh disediakan dalam keadaan hijau dengan kos yang rendah. Ia mempunyai prospek pembangunan yang luas. Walaupun terdapat banyak penyelidikan mengenai salutan pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi di dalam dan luar negara, berbanding dengan teknologi kejuruteraan permukaan lain, ia masih dalam peringkat penyelidikan awal. Dalam pembangunan teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi dan bahan salutan tahan lelasan, adalah penting untuk menyelesaikan dua masalah berikut:
1. Sistem, pangkalan data proses, penilaian dan piawaian aplikasi bahan pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi telah diwujudkan. Pada masa ini, terdapat kekurangan pembangunan sistematik bahan pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi, dan kebanyakan penyelidik menggunakan serbuk semburan haba atau serbuk aloi komersial lain, yang mengehadkan pembangunan dan penggunaan salutan pelapisan laser berkelajuan tinggi. Pembangunan bahan salutan pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi harus digabungkan dengan keadaan aplikasi sebenar, dengan mengambil kira hubungan keserasian antara salutan dan substrat (seperti pekali pengembangan terma, padanan titik lebur dan kebolehbasahan salutan ke substrat, dsb.) , atas dasar ini, sistem bahan salutan yang sepadan dibangunkan dengan pengiraan termodinamik. Pada masa yang sama, untuk serbuk dan substrat tertentu, adalah perlu untuk meneroka pengaruh parameter teknikal utama pada struktur mikro dan sifat salutan, dan mewujudkan pangkalan data persatuan yang sistematik antara bahan salutan salutan laser berkelajuan tinggi - parameter proses. - hartanah. Di samping itu, untuk bahan salutan salutan laser berkelajuan tinggi, adalah perlu untuk memberi perhatian kepada piawaian penilaian dan penunjuk utama kualiti salutan dan prestasi perkhidmatan, untuk menyediakan rujukan untuk aplikasi industri laser berkelajuan tinggi. teknologi pelapisan.
2. Teknologi penyediaan bersama teknologi pelapisan laser berkelajuan ultra tinggi dan teknologi pengubahsuaian bahan lain dibangunkan untuk mendapatkan salutan berkualiti tinggi. Untuk menghapuskan lagi kecacatan dalaman salutan salutan laser berkelajuan tinggi ultra tinggi dan memperbaiki struktur mikro salutan, pengaruh dan mekanisme teknologi tambahan luaran seperti medan ultrasonik, getaran mekanikal, medan elektromagnet dan pemanasan induktif perlu diterokai secara aktif. , dan kualiti salutan dan struktur mikro harus dioptimumkan dengan baik. Di samping itu, teknologi pasca rawatan seperti rawatan peleburan semula permukaan salutan, rawatan putaran kuat (PST), rawatan guling mekanikal permukaan ultrasonik (SMRT) diterokai untuk meningkatkan lagi topografi permukaan salutan, mencapai pengacuan hampir bersih, mengurangkan kos pemprosesan permukaan seterusnya, dan mengoptimumkan medan tegasan di dalam salutan. Struktur mikro dalaman dan prestasi perkhidmatan salutan dipertingkatkan.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. ialah syarikat berteknologi tinggi yang mengkhusus dalam R&D, pembuatan dan penjualan mesin pelapisan laser automatik, mesin pelapisan laser berkelajuan tinggi, mesin pelindapkejutan laser, mesin kimpalan laser dan peralatan percetakan 3D laser. Produk kami adalah kos efektif dan dijual di dalam dan luar negara. Jika anda berminat dengan produk kami, sila hubungi kami di bob@gshenglaser.com.