早期的激光合金化工作偏重于工藝參數(shù)、組織和性能的研究。在激光合金化層中，存在表面不平整和出現(xiàn)裂紋及氣孔的兩個重要問題，對此許多研究者做了大量的工作，提出了解決辦法。
近期我國的激光合金化工作，有兩項(xiàng)值得注意的進(jìn)展。一項(xiàng)是清華大學(xué)把激光合金化技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品上；另一項(xiàng)是北京航空航天大學(xué)采用激光合金化工藝來強(qiáng)化新型高溫結(jié)構(gòu)材料——TiAl金屬間化合物，提高其耐磨性。清華大學(xué)結(jié)合沙漠車用F8L413F八缸風(fēng)冷柴油機(jī)研制陶瓷挺柱的科技攻關(guān)，在45鋼凸輪軸上成功地實(shí)現(xiàn)一種激光熔凝和激光合金化復(fù)合的表面強(qiáng)化新工藝。
采用自行研制的TH-2型共晶合金化涂料，在凸輪的桃尖部分進(jìn)行激光合金化處理，使其硬度達(dá)到60～67HRC，合金化層深1.3～1.5mm；凸輪的其它部分進(jìn)行激光快速熔凝處理，獲得硬度55HRC，硬化層深0.8～1.0mm。凸輪強(qiáng)化表面平整均勻，無氣孔和裂紋，實(shí)現(xiàn)了合理連續(xù)的組織與硬度搭配，凸輪軸處理后無需校直。發(fā)動機(jī)經(jīng)500h臺階試驗(yàn)和沙漠車上5個月使用考核，表明激光強(qiáng)化的凸輪具有優(yōu)異的耐磨性和抗疲勞性能。
此外還為沙漠車用柴油機(jī)研制激光合金化的活塞環(huán)：活塞環(huán)基材是球墨鑄鐵，在激光加熱時，石墨氣化形成氣孔及裂紋。解決途徑是采用自制TH-2，C-Si-B-RE共晶合金化涂料。由于熔池內(nèi)的金屬液形成FeCSi共晶或過共晶，具有很低的熔點(diǎn)和良好的流動性，有利于雜質(zhì)和氣體逸出；涂料中含有的微量稀土，在Fe-C合金液中有強(qiáng)烈的凈化和除氣作用。
同時在TH-2共晶合金化涂料中添加WC、TiC陶瓷粉末，得到的組織是高硬度的WC、TiC質(zhì)點(diǎn)彌散分布在細(xì)小、均勻、致密的共晶FeCSiB介穩(wěn)基底上。結(jié)果活塞環(huán)的合金化層平均顯微硬度達(dá)1200HV。這種活塞環(huán)和等離子噴涂陶瓷涂層缸套配對在摩擦學(xué)試驗(yàn)和模擬沙漠使用環(huán)境的發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)中顯示出優(yōu)異的耐磨性。
北京航空航天大學(xué)采用激光氣體合金化工藝方案，在TiAl金屬間化合物的激光表面快速熔化過程中，強(qiáng)行向激光高溫熔池中引入高純氮?dú)猓?ldquo;原位”地在合金表面制得以高硬度、高耐磨的氮化鈦為增強(qiáng)相的表面改性層。試驗(yàn)結(jié)果表明激光氣體合金化對提高TiAl金屬間化合物的耐磨性是一種很有前途的表面改性新技術(shù)。
此外，還與華中科技大學(xué)合作，用激光合金化生成TiC的方案來提高TiAl金屬間化合物的耐磨性：在TiAl金屬間化合物表面均勻涂覆碳粉，用CO2激光進(jìn)行激光表面合金化，制得了以硬質(zhì)TiC為增強(qiáng)相的快速凝固“原位”復(fù)合材料表面改性層。激光表面改性層顯微硬度和組織具有較明顯的梯度漸變特征。清華大學(xué)近年來與法國焊接研究所合作[44]，研制大面積激光合金化層。
用45kWCO2激光器，在XC38碳鋼上，對CSiB＋NiMoCo涂層進(jìn)行激光合金化處理，獲得了表面光潔、無氧化和無裂紋缺陷的大面積合金化層。合金化區(qū)的微觀組織由馬氏體、殘留奧氏體和多元共晶所組成，其硬度為61～65HRC。
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