激光表面改性用于材料表面熔覆及合金化時，覆層在缺陷、致密度、晶粒度、與基體結合力等方面與傳統熱噴涂相比有了明顯改善，再加上激光加工的高柔性、高效率、低消耗、無污染及易實現計算機控制等這些“光加工”特點，使之具有很強競爭力。但由于迄今采用的涂覆材料大多為傳統的熱噴涂用Fe，Ni，Co基合金粉體，顆粒粗細以“目”計算，使得激光高能量密度的作用未充分發揮，激光熔覆層或合金化層的開裂敏感性仍然是困擾國內外研究者的一個難題，也是工程應用及產業化的障礙。
近年來納米材料及其應用技術獲得了引人注目的發展。由納米材料的小尺寸效應和表面效應，已經發現：納米微粒的熔點、開始燒結溫度和晶化溫度比常規粉體低很多，由于顆粒小，納米微粒表面能高，比表面原子數多，這些表面原子近鄰配位不全，活性大，而且納米微粒體積遠小于普通粒徑材料，因此納米粒子熔化時所增加的內能小得多，這就使納米微粒熔點急劇下降。此外由于納米結構材料中有大量界面，這些界面為原子提供了短程擴散途徑，因此納米材料的固溶擴散能力提高。增強的擴散能力產生的第一個結果是納米材料的熔凝溫度大大降低，此時納米粒子高的界
面能成為原子運動的驅動力，有利于界面中的孔洞收縮達到致密化。另外，納米粒子可作為異質形核的核心，細化一次結晶組織及改變凝固組織的形態等。由上述納米材料的特征效應，應該可以預見在激光熔覆及合金化中添加適量的納米材料有可能突破開裂瓶頸，而且納米顆粒優異的性能有可能進一步改善激光熔覆合金化層的服役性能。國內外文獻資料及專利查詢結果表明，目前，激光熔覆納米復合涂層的報道不多見，且主要集中于研究納米粒子對復合涂層組織的影響及耐磨性能或腐蝕性能的影響，尚未見激光熔覆涂層中納米抗裂的研究或應用的報道。
激光表面改性中嫁接納米材料及納米技術的另一個重要研究結果是激光的納米氧化物吸收涂料。在上海市納米專項資助下，合作研制了對CO2激光吸收率高達約94%的納米氧化物吸收涂料。在一般激光表面工程的實施過程中，金屬表面對CO2激光反射率高達70%故需在待處理表面涂敷一層吸光涂料，但目前國內外吸光涂料均不理想，其中“黑化”涂料在激光處理高溫下吸收率僅約44%。而且大多在激光輻照時有反噴、污染等。研制成功的納米氧化物涂料克服了上述缺點，對促進激光表面改性的發展有重要作用。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
