超高速线光斑激光熔覆不锈钢涂层显微结构及性能研究

作者：张鑫; 刘伊; 娄丽艳; 刘康诚; 李成新; 李长久

来源：表面技术, 2022, 1-20.

• 线光斑
• 超高速激光熔覆
• 搭接率
• 熔覆效率

目的 设计超高速线光斑激光熔覆送粉喷嘴，在极高的熔覆效率和极低的搭接率下制备超高速线光斑激光熔覆涂层，对比研究圆光斑及线光斑熔覆涂层的微观组织结构及性能。方法 基于送粉喷嘴流场及粉末粒子运动轨迹的模拟研究，设计超高速线光斑激光熔覆专用送粉喷嘴。在此基础上，以27SiMn为基体，采用1×10mm线光斑，在10%搭接率，熔覆效率4.5㎡/h下，制备超高速线光斑激光熔覆FeCr合金薄涂层；采用2mm圆形光斑输出，在0.2㎡/h熔覆效率下，制备超高速圆光斑激光熔覆FeCr合金涂层。采用SEM、XRD对比分析线光斑/圆光斑涂层微观组织结构、对比研究线光斑/圆光斑涂层显微硬度。结果 通收束角度为25°～27°的单流道送粉喷嘴可得到粉末分布均匀，飞行速度适中。对比研究超高速线光斑及圆光斑激光熔覆涂层可知，相同扫描速度下两种光斑制备的涂层均较为致密，无裂纹、气孔，由熔覆层底部到熔覆层表面均呈现出平面晶—柱状晶—等轴晶的变化趋势，线光斑和圆光斑涂层硬度在700—800HV，但线光斑涂层硬度分布更加均匀；但是，超高速线光斑激光熔覆一次表面粗糙度可低至Ra＜4μm，搭接率可低至10%，熔覆效率远高于圆光斑激光熔覆线光斑激光熔覆的熔覆效率，本研究可达 4.5㎡/h。结论 超高速线光斑激光熔覆可制备表面光洁度高的致密薄涂层，涂层为微观组织、相组成及硬度与圆光斑类似，基于线光斑制备的超高速激光熔覆一次表面粗糙度更低，熔覆效率可达圆光斑的20倍。

• 单位
  金属材料强度国家重点实验室; 西安交通大学