激光熔覆材料選擇

1、光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光熔覆成型材料選擇課程：3D打印工藝實(shí)踐主講教師：金露凡光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)了解掌握激光熔覆成型材料的設(shè)計(jì)原則及選用要求光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)及選擇激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)及選擇激光熔覆成型是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)冶金過程，是一種對(duì)激光熔覆成型是一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)冶金過程，是一種對(duì)裂紋及裂紋及精確度敏感精確度敏感的工藝。的工藝。設(shè)計(jì)及選擇成型材料設(shè)計(jì)及選擇成型材料是一個(gè)關(guān)鍵的問題，熔覆是一個(gè)關(guān)鍵的問題，熔覆材料的選擇是否適當(dāng)，將材料的選擇是否適當(dāng)，將直接影響直接影響到激光熔覆成型部件的到激光熔覆成型部件的使用性能使用性

2、能和和表面性能表面性能。激光熔覆成型材料要根據(jù)激光熔覆成型材料要根據(jù)使用要求使用要求與與基體基體的狀況來設(shè)計(jì)。的狀況來設(shè)計(jì)。對(duì)于一定工作環(huán)境，對(duì)于一定基體而言，存在一個(gè)對(duì)于一定工作環(huán)境，對(duì)于一定基體而言，存在一個(gè)最佳涂層合金材料。最佳涂層合金材料。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)的一般原則激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)的一般原則1 激光熔覆成型材料與基體熱膨脹系數(shù)的匹配激光熔覆成型材料與基體熱膨脹系數(shù)的匹配激光熔覆成型材料與基體之間的熱膨脹系數(shù)的差異，是熔覆成型過程中激光熔覆成型材料與基體之間的熱膨脹系數(shù)的差異，是熔覆成型過程中產(chǎn)生裂紋的重要原因。這種差異會(huì)影響熔覆層的結(jié)合強(qiáng)度、抗熱震性

3、能，產(chǎn)生裂紋的重要原因。這種差異會(huì)影響熔覆層的結(jié)合強(qiáng)度、抗熱震性能，特別是抗開裂性能。特別是抗開裂性能。同一性同一性原則：材料與基體的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能地接近。原則：材料與基體的熱膨脹系數(shù)應(yīng)盡可能地接近。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)的一般原則激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)的一般原則1 激光熔覆成型材料與基體熱膨脹系數(shù)的匹配激光熔覆成型材料與基體熱膨脹系數(shù)的匹配在考慮激光熔覆實(shí)際工藝過程中，二者的在考慮激光熔覆實(shí)際工藝過程中，二者的匹配原則匹配原則應(yīng)滿足下列條件：應(yīng)滿足下列條件：式式中：中：1 、2 分別為熔分別為熔覆材料與基體的抗拉強(qiáng)度；覆材料與基體的抗拉強(qiáng)度； T T是熔覆溫度與室

4、溫的差值；是熔覆溫度與室溫的差值； 是二者的熱膨脹系數(shù)之差；是二者的熱膨脹系數(shù)之差； E E、分別為熔覆材料的彈性模量和泊松比分別為熔覆材料的彈性模量和泊松比光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)的一般原則激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)的一般原則2 激光熔覆成型材料與基體熔點(diǎn)的匹配激光熔覆成型材料與基體熔點(diǎn)的匹配在激光熔覆成型技術(shù)中，需要對(duì)成型材料關(guān)注的另外一個(gè)熱物理性能是在激光熔覆成型技術(shù)中，需要對(duì)成型材料關(guān)注的另外一個(gè)熱物理性能是熔點(diǎn)熔點(diǎn)。熔覆合金與基體材料熔覆合金與基體材料的熔點(diǎn)的熔點(diǎn)之間差異過大之間差異過大, 形成不了良好的冶金形成不了良好的冶金結(jié)合。結(jié)合。熔點(diǎn)過高：加熱時(shí)熔覆材料熔化

5、少，會(huì)使得熔覆表面粗糙度高且基體表面過燒；熔點(diǎn)過低：使得熔覆材料過燒，且與基體間產(chǎn)生空洞和夾雜。匹配原則：力求匹配原則：力求采用相對(duì)于采用相對(duì)于基體具有基體具有適宜熔點(diǎn)適宜熔點(diǎn)的成型材料的成型材料。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)的一般原則激光熔覆成型材料設(shè)計(jì)的一般原則3 激光熔覆成型材料對(duì)基體的潤(rùn)濕性激光熔覆成型材料對(duì)基體的潤(rùn)濕性要得到平整光滑的熔覆層，熔覆材料與基體間應(yīng)具有良好的潤(rùn)濕性。要得到平整光滑的熔覆層，熔覆材料與基體間應(yīng)具有良好的潤(rùn)濕性。1、事先對(duì)材料進(jìn)行表面處理，提高其表面能。2、在設(shè)計(jì)熔覆材料時(shí)適當(dāng)加入某些活性元素3、可選用適宜的激光熔覆工藝參數(shù)提高潤(rùn)濕性的方法：提高潤(rùn)濕性的方法：光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫激光熔覆成型材料選用的要求激光熔覆成型材料選用的要求1、滿足熔覆層使用性能要求，并兼顧工藝性和經(jīng)濟(jì)性；2、具有良好的造渣、除氣、隔氣性能；3、具有良好的流動(dòng)性，以利于連續(xù)、均勻、流暢地將粉末送人激光束流中；4、提高熔覆材料的表面質(zhì)量，減少表面含氧量和含潮量；5、可考慮復(fù)合熔覆材料，以達(dá)到材料間的牢固結(jié)構(gòu)。光機(jī)電應(yīng)用技術(shù)國(guó)家教學(xué)資源庫課程小結(jié)課程小結(jié)本次課主要介紹了激光熔覆成型技術(shù)材料設(shè)計(jì)的一般本次課主要介紹了激光熔覆成型技術(shù)材料設(shè)計(jì)的一般原則和材料