1 激光熔覆技術
激光熔覆的試驗研究始于20世紀70年代，1981年成功地在噴氣發動機葉輪片上用激光涂覆鈷基合金面并顯著提高了其耐磨性。激光熔覆是材料表面改性技術的一種重要方法，它是利用高能的激光束（104-106 W/cm2）在金屬表面輻照，通過涂覆材料的迅速熔化、擴展和迅速凝固，冷卻速度達到102-106℃/s，在基材表面熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料，從而構成一種新的復合材料，以彌補基體所缺少的高性能。
激光熔覆可以根據工件的工況要求，設計各種熔覆成分的金屬或非金屬，制備耐熱、耐蝕、耐磨、抗氧化、抗疲勞或具有光、電、磁特性的表面覆層。
在激光熔覆技術中，影響涂覆層質量的因素除涂覆材料與基體材料外，工藝參數如保護氣體的種類和流量、粉末的流量及送粉位置、激光器的功率、粉末噴嘴直徑大小、掃描速度以及離焦量、預熱溫度等也對質量有顯著影響。
2 應用舉例
應用激光熔覆技術處理模具表面，既可以是對已加工成坯的制造模具的表面改性，也可以是對經歷了一定數量的成形后正常失效的模具的表面修復，事實證明，只要正確掌握模具磨損的規律，在模具使用壽命周期內，及時進行表面保護性處理，就能夠最大限度的延長模具的使用壽命。
應用激光熔覆技術關鍵在于涂覆材料的選擇、工藝方法的確定、工藝參數的選擇。熔覆材料包括自熔性合金材料、復合材料、陶瓷材料等，這些材料具有優異的耐磨、耐腐蝕性能，并通常以粉末的形式使用。各類熔覆材料的性能特點見下表。
激光熔覆工藝方法和工藝流程：
1．合金同步法，是指采用專門的送料系統在激光熔覆的過程中將合金材料直接送進激光作用區，在激光的作用下基材和合金同時熔化，然后冷卻結晶形成合金熔覆層。該方法工藝過程簡單，合金材料利用率高，可控性好，易于實現自動化，實際生產中較多采用。其工藝流程為：基材表面預處理→預熱→送料激光熔化→后熱處理。
2．合金前置法，是指將待熔覆的合金材料以一定方法預先覆蓋在材料表面，然后采用激光束在合金覆蓋層表面掃描，使整個合金覆蓋層及一部分基材熔化，激光束離開后熔化的金屬快速凝固而在基材表面形成冶金結合的合金熔覆層。其工藝流程為：基材表面預處理→預置熔覆材料→預熱→激光熔化→后熱處理。
激光熔覆的工藝參數主要有：激光功率、掃描速度、光斑面積、送粉量等。
多數模具是在條件較為惡劣的工況條件下工作，模具表面的保護處理顯得十分重要。以鍛模為例，熱鍛模一般采用5CrNiMo或5CrMnMo合金工具鋼制造，鍛模在高溫和一定載荷條件下工作，工況條件惡劣，要求模具表面需具有良好的高溫強度、耐熱疲勞性能及耐磨性能，采用激光熔覆表面處理技術可以實現要求。根據熱鍛模的實際工作情況，確定熱鍛模的表面涂覆材料為碳化物復合粉末NiCrAl/Cr3C2，工藝方法為合金同步法。具體工藝操作過程如下：
①基材熔覆表面預處理將基材表面加熱到300-450℃左右去油或用有機清洗劑去油。用噴砂處理去除基材表面的銹蝕，并使其粗毛化，利于粉末的附著。
②預熱在火爐內加熱，使基材表面加熱到一定的溫度，適當減少基材與熔覆層之間的溫差以減低熔覆層冷縮產生的應力。
③同步送粉激光熔化為保證熔覆質量，正確選擇激光功率、掃描速度、光斑直徑和送粉量，以保證激光光斑內的光功率密度分布均勻，使粉末流的形狀和光斑的形狀和尺寸相匹配，嚴格控制粉末流與基材、激光束三者間的相對位置。一般功率密度為103-108W/cm 2時，熔覆過程在0.1-1s內完成。
④后熱處理采用爐內加熱保溫，充分后隨爐冷卻，以消除熔覆層的殘余應力。
⑤機械加工進行機械加工并檢查表面處理質量。
3 結論
激光熔覆處理是一種快速凝固技術，可以獲得一般平衡狀態下難以獲得的優異組織性能，它對于基材的要求無任何限制，可根據使用性能要求設計涂層的成分組成，在較為廉價的材料上制備出性能優異具有高結合強度的表層，這是其它表面處理工藝所無法比擬的。然而，目前激光熔覆技術還沒有在工業生產中獲得大范圍的應用，主要是由于還存在以下問題而限制其發展。一是處理成本高，激光處理系統的固定資產及維持費用相對于常規的堆焊、熱噴涂較高，推廣應用激光處理技術，必須在提高生產率、降低能耗、節約貴重材料、大幅度提高使用性能或解決了用其它方法難以解決的技術關鍵問題的前提下才能實現。二是處理設備的精度與穩定性與工業生產應用的要求還有一定距離，應用中設備的不穩定是導致熔覆層存在質量缺陷的原因之一。三是作為新技術，還未有較為成熟的激光處理最佳工藝參數和涂層成分合理設計出現，還需要進一步探索和研究。基于同樣問題，該技術在模具制造業上推廣自然受到限制。
盡管目前激光熔覆技術還存在一些應用上的問題，但隨著人們對激光理論和工藝研究的逐步深入，相信在不遠的將來一定會在工業中挖掘出它的巨大潛力。
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