Kaitsekattematerjalide omadused mõjutavad otseselt nende lõplikku kasutusvälimust, seega on suurepärase korrosiooni- ja kulumiskindlusega kattematerjalide uurimis- ja arendustegevus ülikiire laserkattetehnoloogia uurimisel üks kuumimaid kohti. Kuid kiire laserkattetehnoloogia hilise alguse tõttu kasutab praegune laserkatteks kasutatav toorainepulber tavaliselt termiliselt pihustuspulbrisüsteemi ja spetsiaalset kattepulbri materjalisüsteemi pole moodustatud. Seni on kodu- ja välismaal kiire laserkattega katmise uuringud keskendunud peamiselt traditsioonilistele isevoolavatele materjalide süsteemidele, nagu raud, koobalt ja niklipõhised sulamid, sealhulgas katte kvaliteedikontroll, mikrostruktuuri kontroll ning korrosiooni- ja kulumiskindluse hindamine. Lisaks on mõned teadlased ülikiire laserkattetehnoloogia eeliste põhjal välja töötanud uued kattesüsteemid, nagu amorfsed sulamid, suure entroopiaga sulamid ja komposiitmaterjalid, millel on suurepärane korrosiooni- ja kulumiskindlus.
Traditsioonilised kattematerjalid
1. Rauapõhine sulamikate
Rauapõhjaline sulamist kate on odav ja sobib suurel hulgal kasutatavate teraskonstruktsiooniosade pinnakaitseks ning sellel on hea korrosiooni- ja kulumiskindlus, sealhulgas peamiselt roostevabast terasest ja legeerterasest katted. Praegu on kodus ja välismaal palju uuringuid rauapõhise sulamikatte ülikiire laserkatte kohta, mida kasutatakse peamiselt raua ja terase tooriku pinna korrosioonikindluse ja kulumiskindluse parandamiseks.
Suur hulk ülikiire laserkattega roostevabast terasest kattekihte käsitlevaid uuringuid on näidanud, et katete sadestus- ja jahutuskiirus suurenevad vastavalt kattekiiruse olulise suurenemise tõttu, mis soodustab katete peeneteralist struktuuri. Samal ajal vähendatakse tõhusalt koostise eraldumist katte sees, et parandada selle korrosioonikindlust. Skaneerimiskiiruse mõju roostevabast terasest katte kõvadusele ja kulumiskindlusele on aga endiselt vastuoluline. Mikrostruktuuri evolutsiooni ja faasisiirde keerukuse tõttu ülikiire laserkatte ajal on vaja täiendavaid uuringuid. Legeerteras sisaldab palju legeerelemente tahke lahuse tugevdamise või sademete tugevdamise kaudu, et saavutada kõrge tugevus ja kõrge kulumiskindlus, mida kasutatakse sageli kohalike kulumisosade pinnakaitseks.
Ülikiire laserkattetehnoloogia kasutamine legeerterasest katte ettevalmistamiseks rulli, valuvormi jne pinnale võib parandada seotud osade kulumiskindlust ja kõrge temperatuuri jõudlust karmides töötingimustes.
Praegu on tööstuslikus tootmises kasutatud ülikiiret laserkattega rauapõhist sulamist, mis võib parandada osade kulumis- ja korrosioonikindlust, pikendada nende kasutusiga, vähendada seadmete hoolduskulusid ja parandada majanduslikku kasu.
2. Koobaltipõhine sulamikate
Koobaltil põhineval sulamil on hea oksüdatsioonikindlus kõrgel temperatuuril ja kulumiskindlus, kuid selle kõrge hinna tõttu on seda raske laialdaselt kasutada. Valmistades osade pinnale koobaltipõhise sulami katte, saab osade kulumiskindlust ja korrosioonikindlust oluliselt parandada ning töötlemiskulusid saab tõhusalt kontrollida. Seetõttu kasutatakse metallosade pinnakaitses laialdaselt koobaltipõhist sulamist. Koobaltipõhiste sulamist katete valmistamise uurimine ülikiire laserkattega on aga alles algusjärgus.
Tänu oma suurepärasele kulumiskindlusele, erosioonikindlusele, kavitatsioonikindlusele ja kõrgetele temperatuuridele on ülikiire laserkattega koobaltipõhine kate näidanud laialdasi kasutusvõimalusi paljudes tööstusvaldkondades.
3. Niklipõhine sulamkate
Niklipõhisel sulamil pole mitte ainult hea vormitavus, vaid sellel on ka suurepärane korrosioonikindlus ja kõrge temperatuuriga omadused, mida saab kasutada tõsise korrosiooni ja kõrge temperatuuriga oksüdatsiooniga osade pinnakaitseks. Seetõttu on niklipõhine sulamkate üks varasemaid kattematerjale, mida on kasutatud ülikiire laserkattetehnoloogia uurimisel, sealhulgas levinud niklipõhised sulamid nagu Ni45, Ni60 ja Inconel 625.
Niklipõhise sulamikatte ülikiire laserkattega kattekihil on kõrge insenertehniline kasutusväärtus kõrge temperatuuriga korrosioonikeskkonnas.
Uus katte kattematerjal
1. Rauapõhine amorfne kate
Fe-põhistel amorfsetel sulamitel on suurepärased mehaanilised omadused, korrosiooni- ja kulumiskindlus, kuid ettevalmistusprotsessi piiratuse tõttu on Fe-põhiste amorfsete sulamite suurus tavaliselt piiratud kümnete millimeetritega. Pinnakatte tehnoloogia kasutamine maatriksi pinnale õhukese katte valmistamiseks võib anda rauapõhiste amorfsete sulamite eelistele täieliku mängu ja vähendada materjalikulusid. Praegu on tehtud rohkem uuringuid rauapõhiste amorfsete katete valmistamise kohta tavapäraste laserkatte meetoditega, kuid katete amorfse faasi sisaldus on madal ning katted võivad suure soojussisendi ja suure lahjenduse tõttu tekkida rabedaid pragusid. määra. Viimastel aastatel on ülikiire laserkattetehnoloogia areng andnud uue skeemi rauapõhiste amorfsete katete valmistamiseks.
Ülikiire laserkattetehnoloogia kasutamine rauapõhise amorfse katte valmistamiseks võib oluliselt parandada amorfse katte lõhenemist ja madala amorfse sisaldusega katte probleemi, parandada tõhusalt rauapõhise amorfse katte kulumiskindlust ja eeldatavasti soodustab amorfse sulami kaitsekatte suurepärane jõudlus tootmispraktikas.
2. Kõrge entroopia sulamist kate
Suure entroopiaga sulamid on viimastel aastatel muutunud üheks uurimistööpunktiks nende suurepäraste mehaaniliste omaduste, kõrge temperatuuriga omaduste ja korrosioonikindluse tõttu. Seetõttu eeldatakse, et kõrge entroopiaga sulamist kate mängib metallimaterjalide kaitse valdkonnas olulist rolli. Kõrge entroopiaga sulamist katet saab valmistada tavapärase laserkattetehnoloogia abil, kuid katte lahjendusaste on suur ja seda on lihtne praguneda. Viimastel aastatel on paljud teadlased kasutanud ülikiire laserkatte tehnoloogiat, et valmistada madala lahjendusastmega ja pragudeta kõrge entroopiaga sulamist katteid, mis on oluliselt soodustanud suure entroopiaga sulamist katete väljatöötamist.
Ülikiiret laserkattetehnoloogiat saab kasutada suure entroopiaga sulamist katete valmistamiseks ilma defektideta, et tõhusalt parandada osade pinna kulumiskindlust ja kõrge temperatuuri omadusi, ning sellel on suur arengupotentsiaal osade pinnakaitse ja pinnakaitse ettevalmistamisel. termotõkkekatted.
Ülikiirel laserkattetehnoloogial on ainulaadsed eelised kõrge entroopia sulamist katte valmistamisel, mis võib tõhusalt vähendada katte lahjenduskiirust ja pärssida katte lõhenemist, mis aitab kaasa suurepäraste omaduste täielikule mängimisele. entroopiasulamit ja edendades selle varajast rakendamist.
3. Komposiitkate
Komposiitmaterjali kate viitab peamiselt keraamiliste osakestega tugevdatud metallmaatriksi komposiitmaterjali kattele, mis ühendab endas metalli kõrge plastilise sitkuse ning keraamika kõrge kõvaduse ja kõrge kulumiskindluse, mis võib tõhusalt parandada maatriksmaterjalide kulumiskindlust ja pikendada teenust. osade eluiga karmides kulumistingimustes. Keraamika ja maatriksi vahelise siduva osana on metallil puhver- ja üleminekuefekt, mis võib tõhusalt vähendada katte jääkpinget ja kalduvust praguneda ning on üks potentsiaalsemaid katteid.
Komposiitkate valmistati tavalisele madala süsinikusisaldusega terasest aluspinnale erinevatel skaneerimiskiirustel ja leiti, et ülikiire laserkattekihi pinnakaredus oli väiksem, mikrostruktuur peenem ja ühtlasem ning vastupidavus elektrokeemilistele mõjudele. korrosioon ja kõrge temperatuuriga termiline korrosioon oli parem. Võrreldes traditsioonilise laserkattega keraamiliste osakestega tugevdatud metallmaatriks-komposiitkattega, on ülikiire laserkattekihil madalam lahjendusmäär ja suurem faasitermiline kahjustus, mis näitab paremat kulumis- ja korrosioonikindlust.
Viimastel aastatel on süsiniknanotorud (CNT) muutunud üheks uurimistööpunktiks nende suure tõmbetugevuse, eritugevuse, Youngi mooduli, elastsuse deformatsiooni, hea ülijuhtivuse, optiliste omaduste ja soojusjuhtivuse tõttu. Nikliga kaetud süsinik-nanotorud / rauapõhised amorfsed komposiitkatted valmistati ülikiire laserkattetehnoloogia abil, kasutades komposiitmaterjalide tugevdava faasina süsinik-nanotorusid. Uuringud on näidanud, et süsiniknanotorud võivad parandada katete sitkust ja pärssida pragude teket. Lisaks saab süsinik-nanotorusid kasutada tahkeks määrimiseks ja tänu nende isemäärimisomadustele tõhusalt vähendada katete hõõrdetegurit. Süsiniknanotorude arvu suurenemisega paraneb kulumiskindlus ja korrosioonikindlus.
Kokkuvõttes saab komposiitmaterjalide katte valmistamiseks kasutada ülikiire laserkatte tehnoloogiat ning katte morfoloogia ja teenindusomadused on paremad kui traditsioonilisel laserkattekihil, mis soodustab laserkattega komposiitkatte kasutamist ja edendamist. tööstuslik tootmine.
4. Keraamiline kate
Tegelikus tootmises kuluvad paljud osad kõrgel temperatuuril, näiteks kõrge temperatuuriga laagrid, suured mootori turbiini rootori võllid jne. Tavalise kuldkatte või metallmaatriksiga komposiitkattega on raske tagada sellistes ekstreemsetes tingimustes osadele piisavat kaitset, kuna selle halva jõudlusega kõrgel temperatuuril ning keraamilistel materjalidel on äärmiselt kõrge sulamistemperatuur ja kõvadus. Eeldatakse, et see mängib selles valdkonnas olulist rolli. Siiski on laserkatte keraamilise katmise kohta praegu vähe uuringuid, peamiselt seetõttu, et laserkatte suurest soojussisendist põhjustatud katte pragunemise probleemi on raske lahendada.
Kõrge kõvadusega keraamilist katet saab valmistada ülikiire laserkattetehnoloogia abil. Kuid praegu puuduvad ülikiire laserkatte keraamilise katte uuringud ning rakendatavaid keraamiliste materjalide süsteeme on vähe, mistõttu on vaja uurida selle tehnoloogia rakendatavust erinevates keraamiliste kattematerjalide süsteemides.
Järeldus ja väljavaade
Ülikiire laserkattetehnoloogia arendamine ja edendamine on suur edasiminek materjali pinnatöötluses, mis ühendab pinnakattetehnoloogia eelised, nagu galvaniseerimine, termiline pihustamine ja aurustamine-sadestamine, ning lahendab edukalt tõhususe kitsaskoha, mis piirab Traditsioonilise laserkattetehnoloogia ulatuslik rakendamine. Suurepärase jõudlusega ja poorsuspragudeta katet saab valmistada rohelistes tingimustes madalate kuludega. Sellel on lai arenguperspektiiv. Kuigi ülikiire laserkattega katmist on kodu- ja välismaal palju uuritud, võrreldes teiste pinnatehniliste tehnoloogiatega, on see alles esialgses uurimisjärgus. Ülikiire laserkattetehnoloogia ja selle kulumiskindlate kattematerjalide väljatöötamisel on vaja kiiresti lahendada kaks järgmist probleemi:
1. Loodi ülikiire laserkattematerjali süsteem, protsesside andmebaas, hindamis- ja rakendusstandard. Praegu puudub ülikiire laserkattematerjalide süstemaatiline väljatöötamine ja enamik teadlasi kasutab termopihustuspulbrit või muud kaubanduslikku sulamipulbrit, mis piirab ülikiirete laserkattekihtide väljatöötamist ja rakendamist. Ülikiirete laserkattematerjalide väljatöötamine tuleks kombineerida selle tegelike kasutustingimustega, võttes arvesse katte ja aluspinna ühilduvussuhet (nt soojuspaisumise koefitsient, sulamistemperatuuri sobitamine ja katte märgatavus aluspinnaga jne). , selle põhjal töötatakse termodünaamilise arvutuse teel välja vastav kattematerjalide süsteem. Samal ajal on konkreetsete pulbrite ja substraatide puhul vaja uurida peamiste tehniliste parameetrite mõju katte mikrostruktuurile ja omadustele ning luua süstemaatiline seoste andmebaas ülikiire laserkattematerjali ja protsessi parameetrite vahel. - omadused. Lisaks tuleb ülikiire laserkattega kattematerjalide puhul pöörata tähelepanu hindamisstandarditele ning katte kvaliteedi ja teeninduse põhinäitajatele, et pakkuda viiteid ülikiire laseri tööstuslikuks kasutamiseks katte tehnoloogia.
2. Kvaliteetsemate kattekihtide saamiseks töötatakse välja ülikiire laserkattetehnoloogia ja muu materjali modifitseerimise tehnoloogia liigeste ettevalmistamise tehnoloogia. Ülikiire laserkatte sisemiste defektide edasiseks kõrvaldamiseks ja katte mikrostruktuuri parandamiseks tuleks aktiivselt uurida väliste abitehnoloogiate, nagu ultraheliväli, mehaaniline vibratsioon, elektromagnetväli ja induktiivne kuumutamine, mõju ja mehhanisme. ning katte kvaliteeti ja mikrostruktuuri tuleks oluliselt optimeerida. Lisaks uuritakse järeltöötlustehnoloogiaid, nagu katte pinna ümbersulatustöötlus, tugev ketrustöötlus (PST), pinna mehaaniline valtsimine ultraheliga (SMRT), et veelgi parandada katte pinna topograafiat, saavutada peaaegu võrguvormimine, vähendada. järgneva pinnatöötluse kulud ja optimeerida katte sees olevat pingevälja. Katte sisemine mikrostruktuur ja teenindusomadused on paranenud.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on spetsialiseerunud automaatsete laserkattemasinate, kiire laserkattemasina, laserkarastusmasina, laserkeevitusmasina ja laser-3D-printimise seadmete uurimis- ja arendustegevusele, tootmisele ja müügile. Meie tooted on kulutõhusad ja neid müüakse nii kodu- kui välismaal. Kui olete meie toodetest huvitatud, võtke meiega ühendust aadressil bob@gshenglaser.com.