如何预防激光熔覆过程中产生气孔和裂纹

2023-09-13 04:31:25

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激光熔覆层中的气孔是由于激光熔化过程中有气体存在，而且在快速凝固过程中来不及逸出表面所致。一般多是由于金属中的碳与

氧反应或金属氧化物被碳还原所形成的反应气孔。但也存在固体物质的挥发和湿气蒸发等非反应性气孔。但也存在固体物质的挥发

和湿气蒸发等非反应性气孔。气孔的存在容易成为裂纹萌生和扩展的聚集地，因此控制熔覆层内的气孔也将是防止熔覆层裂纹的重

要措施之一。

裂纹产生的原因

熔覆过程中，高能激光束快速加热使熔覆层与基材产生很大的温度梯度。在随后的冷却中，熔覆层与基材的体积不一致，相互牵制

，产生应力。

激光熔覆层中共晶组织和熔覆层底部粗大的树枝晶在生长过程中，由于枝晶偏析的存在，造成晶间弱化，裂纹往往也是沿着它们的

晶界开裂扩展。

气孔的控制主要从两个方面考虑:

一是采取防范措施限制气体来源，如粉末在使用前烘干去湿、激光熔覆过程中采用惰性气体保护熔池。

二是调整工艺参数，减缓熔池冷却结晶速度以利于气体的溢出。

激光熔覆过程中升温快，冷却速度高，熔覆层热应力大，裂纹敏感性强，易产生裂纹。

抑制裂纹生成的主要方法有:

其一是采用预热和缓冷来减少裂纹生成的可能性和松驰应力。预热是将基体整体或表面加热到一定的温度，减少熔覆层与基体材料

之间温度梯度，缓和热应力的目的。缓冷是防止熔覆层组织(如马氏体)相变而诱发的组织应力。

其二，可设计阶梯熔覆层，在基体材料与表面熔覆层之间选用过渡熔覆层，过渡层性能介于基体材料和表面层材料之间，使熔覆层

中应力呈阶梯分布，达到缓和应力减少裂纹产生的目的。

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