激光淬火,熔凝,毛化,合金化的應(yīng)用.doc

1、激光淬火技術(shù)在汽車發(fā)動機行業(yè)中的應(yīng)用1汽車發(fā)動機缸體（套）激光熱處理常規(guī)工藝流程: 鏜缸清洗磷化(或相關(guān)處理）-激光淬火清洗珩磨檢驗 2加工過程： 用高能激光束（能量密度為104105w/cm2）對工件表面掃描（一般為螺旋線掃描），被掃的部分內(nèi)壁材料表面急驟升溫到相變溫度，激光束離開后，被加熱的部分又很快通過母體冷卻而形成自淬火。其淬火部分呈超細(xì)化的馬氏體組織，硬度由淬火前的HRC20-25提高到HRC5560，約2。5倍，并得到0。20。4mm的淬火層深.從而提高工件的耐磨性能3-5倍。 汽車發(fā)動機缸體(套）激光淬火后的性能指標(biāo) 硬化層厚度 0.2-0.4mm 硬化層寬度 2.5mm 形 變

2、 量 0.0013mm 表面洛氏硬度由HRC20提高到60HRC以上 萬公磨損量由0。054mm下降到0。0087mm 行車?yán)锍逃善招藓?萬公里增加到20萬公里以上 潤滑性能提高一倍以上 使用壽命延長三倍以上。激光熔覆在家用廚刀表面的應(yīng)用采用激光涂層在常用的不銹鋼廚刀刃口進(jìn)行薄層快速熔覆，得到涂覆層均勻、高耐磨的刀具刃口,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的刀具生產(chǎn)工藝，改造其產(chǎn)業(yè)提高刀具(廚刀)產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和附加值。通過對涂層材料的配比、激光涂層性能等方面的分析研究，開發(fā)出與“懶漢刀”同等水平的廚刀并將其實用化。通過優(yōu)化工藝采用預(yù)置式合金粉末得到了無裂紋、一定硬度涂層的厚度、變形小、回火帶窄的刃口?？梢钥闯?熔覆層

3、均勻覆蓋在刀刃上. 對斷面分析，從外向內(nèi)可以明顯的看出分為4個區(qū)域：熔覆層、硬化過渡區(qū)、回火區(qū)和基體材料。 3。1.1 熔覆區(qū) 該區(qū)以涂層材料為主要成分，硬度較高HV990-1300，厚度0。02-0。08mm，其中大量未熔的硬質(zhì)顆粒，起到了彌散強化的作用。涂層過厚易形成裂紋，影響使用，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，得到了既無裂紋、硬度高、表面光潔，與基體呈良好冶金結(jié)合的涂層，而這一涂層正是提高刃口磨損性能的關(guān)鍵。 3.1。2 硬化過渡區(qū) 這一區(qū)域包含與熔覆層相接的合金化層，與回火區(qū)相接的淬火區(qū),占硬化層的80，硬度層硬度平緩過度，組織主要是過度細(xì)化的馬氏體和碳化物。 3.1.3 回火區(qū) 由于掃描速度的加

4、快，回火區(qū)變窄,組織為索氏體及碳化物.回火區(qū)的存在有利于保持刃口的韌性，在高硬度沖擊情況下不至于斷裂。個人收集整理，勿做商業(yè)用途個人收集整理,勿做商業(yè)用途激光毛化在軋輥技術(shù)的應(yīng)用人們都知道，冶金行業(yè)使用軋機來生產(chǎn)各類冷軋板（帶）材.而用于汽車、家電、建材、電子和輕工等領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)冷軋薄板，則需要有很好的深沖成型性和涂鍍結(jié)合力。在這種情況下，板（帶)材料的表面完全平整光滑并非是最好的，它要求有一定的均勻粗糙度(Ra值在0。52。0微米范圍內(nèi)).習(xí)慣上,我們把粗糙化過程，通俗地稱作為“毛化”。        圖1. YAG激光毛化

5、汽車板激光毛化首先采用高重頻激光束使輥面材料快速熔凝，形成按一定方式排列的直徑為一百微米量級、深度為幾十微米量級的微坑,微坑邊緣為凸起的熔凝物形成強化點。通過軋制過程，再在鋼板表面形成相應(yīng)的壓痕（塑性變形強化點）。激光板面均布著高密度分布的塑性變形強化點，位錯密度高,對材料表面的滑移有阻塞彌散作用，它延緩了材料表面微裂紋的萌生和擴展，可有效的提高板材的延伸率，從而提高深沖性能。圖3是激光毛化板在雙曲度拉伸試驗中表面滑移阻塞彌散情況。而對軋輥表面來說,在激光作用下形成的是均勻密布的熔凝強化點。這些強化點由于晶粒細(xì)化,不但提高了軋輥耐磨性,延長了使用壽命,而且由于強化點晶界密度高,微裂紋的擴展因消

6、耗能量而受到抑制,也能有效減少輥面的開裂剝落現(xiàn)象。力學(xué)所的研究還表明,材料中最初的微裂紋產(chǎn)生后，首先是在35個晶粒尺寸的范圍內(nèi)被相對凍結(jié)，但當(dāng)某些短裂紋突破這個尺度時便會快速擴展成為主裂紋。從而發(fā)展了高密度毛化工藝。因此，激光毛化是一種對材料表面釘軋強化機制，它在材料表面形成了剛?cè)嵯酀膹?fù)合結(jié)構(gòu)，可以阻塞和彌散滑移,延緩微裂紋的萌生和發(fā)展。這就提高了材料的抗拉伸性能增加了深沖成型性。       圖3。激光毛化板單向拉伸形貌本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請勿用作商業(yè)用途個人收集整理,勿做商業(yè)用途激光合金化在鎂鋁合金表面處理的應(yīng)用激光合金化是金屬材

7、料表面局部改性處理的一種新方法， 它利用高能密度激光束使添加的合金元素與基體材料表面薄層同時熔化、 混合， 在很短的時間 （0.110s ） 內(nèi)形成厚0.012mm的表面合金?？焖偃刍瞧胶膺^程可使合金元素在凝固后的組織達(dá)到很高的過飽和度， 從而形成普通合金化方法不易得到的化合物、 介穩(wěn)相和新相， 在合金元素消耗量很低的情況下獲得具有特殊性能的表面合金激光表面合金化是通過熔化基體表面預(yù)先涂覆的膜層和部分基體,或者在表面熔化的同時注人某些粉末，膜層或表面在熔池中液態(tài)混合后發(fā)生快速凝固，從而在表面形成1層具有期望性能的合金薄層，以提高基體性能.近些年來，鋁及鋁合金激光表面合金化研究比較活躍，而對于

8、鎂及鎂合金的激光表面合金化的研究并不很多。 國內(nèi)外在鎂合金表面采用合金化處理的研究較少,主要的研究是利用注人硬質(zhì)顆粒來提高合金化層的耐磨性。    印度的Majurndar J D等利用l0kW連續(xù)CO2激光器對MEZ采用Al+Mn，SiC和Al+Al2O3合金粉末進(jìn)行表面合金化處理,硬度由基體的35HV提高到合金化層的270HV，由于硬質(zhì)相SiC的存在,同時耐磨性得到了提高。陳長軍等使用5kW的CO2激光器對表面上預(yù)置了Al-Y粉末的ZM5進(jìn)行了合金化處理，涂層硬度可達(dá)到250HV325HV，而基材的硬度僅為80HVl00HV。同基材相比,激光處理后的涂層耐蝕性得到顯著提高.Wang A A等在鎂基體上用激光進(jìn)行Mg和Al合金化處理,通過TEM的選區(qū)電子衍射斑點發(fā)現(xiàn)了鎂鋁合金的存在，其樣品的抗腐蝕性能優(yōu)于鑄鎂和鎂合金.R G