خواص مواد پوشش محافظ مستقیماً بر ظاهر سرویس نهایی آنها تأثیر می گذارد، بنابراین تحقیق و توسعه مواد پوششی با مقاومت در برابر خوردگی و سایش عالی یکی از نقاط داغ در تحقیقات فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا است. با این حال، به دلیل شروع دیرهنگام فناوری روکش لیزری پرسرعت، پودر مواد خام فعلی مورد استفاده برای روکش لیزری معمولاً از سیستم پودر پاشش حرارتی استفاده می کند و هیچ سیستم مواد پودر روکش خاصی تشکیل نشده است. تاکنون، تحقیقات روی پوشش روکش لیزری پرسرعت در داخل و خارج از کشور عمدتاً بر روی سیستمهای سنتی مواد خود انعطافپذیر مانند آلیاژهای مبتنی بر آهن، کبالت و نیکل، از جمله کنترل کیفیت پوشش، کنترل ریزساختار و ارزیابی مقاومت در برابر خوردگی و سایش تمرکز دارد. علاوه بر این، بر اساس مزایای فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا، برخی از محققان سیستم های پوشش جدیدی مانند آلیاژهای آمورف، آلیاژهای با آنتروپی بالا و مواد کامپوزیت با مقاومت در برابر خوردگی و سایش عالی را توسعه داده اند.
مواد روکش روکش سنتی
1. پوشش آلیاژی مبتنی بر آهن
پوشش آلیاژ پایه آهن کم هزینه و مناسب برای محافظت از سطح قطعات ساختاری فولادی است که در تعداد زیادی استفاده می شود و می تواند مقاومت خوبی در برابر خوردگی و سایش، عمدتا از جمله پوشش های فولاد ضد زنگ و فولاد آلیاژی نشان دهد. در حال حاضر تحقیقات زیادی در مورد روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا پوشش آلیاژی مبتنی بر آهن در داخل و خارج از کشور وجود دارد که عمدتاً برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش سطح قطعه کار آهن و فولاد استفاده می شود.
تعداد زیادی از مطالعات روی پوششهای فولادی ضد زنگ روکش لیزری با سرعت فوقالعاده نشان دادهاند که میزان رسوب و سرد شدن پوششها بهدلیل افزایش قابلتوجه نرخ روکشکاری افزایش مییابد که منجر به ساختار دانهریزی پوششها میشود. در عین حال، تفکیک ترکیب در داخل پوشش به طور موثر کاهش می یابد تا مقاومت در برابر خوردگی آن بهبود یابد. با این حال، تاثیر سرعت اسکن بر روی سختی و مقاومت در برابر سایش پوشش فولاد ضد زنگ هنوز مورد بحث است. با توجه به پیچیدگی تکامل ریزساختار و انتقال فاز در طول روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا، تحقیقات بیشتری مورد نیاز است. فولاد آلیاژی حاوی عناصر آلیاژی زیادی است، از طریق تقویت محلول جامد یا تقویت بارش برای دستیابی به استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش بالا، که اغلب برای محافظت از سطح قطعات سایش محلی استفاده می شود.
استفاده از فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا برای تهیه پوشش فولاد آلیاژی بر روی سطح رول، قالب ریخته گری و غیره، می تواند مقاومت در برابر سایش و عملکرد دمای بالا قطعات مرتبط را در شرایط کاری سخت بهبود بخشد.
در حال حاضر، پوشش آلیاژی مبتنی بر آهن روکش لیزری با سرعت فوقالعاده در تولید صنعتی استفاده شده است که میتواند مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی قطعات را بهبود بخشد، عمر مفید آنها را افزایش دهد، هزینههای نگهداری تجهیزات را کاهش دهد و مزایای اقتصادی را بهبود بخشد.
2. پوشش آلیاژی مبتنی بر کبالت
آلیاژ پایه کبالت دارای مقاومت اکسیداسیون در دمای بالا و مقاومت در برابر سایش است، اما به دلیل قیمت بالا، استفاده از آن در مقیاس بزرگ دشوار است. با تهیه پوشش آلیاژی مبتنی بر کبالت بر روی سطح قطعات، مقاومت به سایش و مقاومت در برابر خوردگی قطعات را می توان تا حد زیادی بهبود بخشید و هزینه پردازش را به طور موثر کنترل کرد. بنابراین، پوشش آلیاژی مبتنی بر کبالت به طور گسترده ای در حفاظت از سطح قطعات فلزی استفاده می شود. با این حال، تحقیق در مورد تهیه پوشش های آلیاژی مبتنی بر کبالت با روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا هنوز در مرحله اولیه است.
به دلیل مقاومت عالی در برابر سایش، مقاومت در برابر فرسایش، مقاومت در برابر حفره و خواص دمای بالا، روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا بر پایه کبالت، چشم انداز کاربرد گسترده ای را در بسیاری از زمینه های صنعتی نشان داده است.
3. پوشش آلیاژی مبتنی بر نیکل
آلیاژ مبتنی بر نیکل نه تنها شکل پذیری خوبی دارد، بلکه مقاومت در برابر خوردگی و خواص دمای بالا را نیز از خود نشان می دهد که می تواند برای پوشش محافظ سطح قطعات با خوردگی جدی و اکسیداسیون در دمای بالا استفاده شود. بنابراین، پوشش آلیاژی مبتنی بر نیکل یکی از اولین مواد پوششی است که در تحقیقات فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا، از جمله آلیاژهای رایج مبتنی بر نیکل مانند Ni45، Ni60 و Inconel 625 استفاده می شود.
روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا پوشش آلیاژی مبتنی بر نیکل دارای ارزش کاربردی مهندسی عالی در محیط های خوردگی با دمای بالا است.
مواد پوشش روکش جدید
1. پوشش آمورف بر پایه آهن
آلیاژهای آمورف پایه آهن دارای خواص مکانیکی عالی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش هستند، اما به دلیل محدودیت در فرآیند تهیه، اندازه آلیاژهای آمورف پایه آهن معمولاً به ده ها میلی متر محدود می شود. استفاده از فناوری پوشش سطحی برای تهیه یک پوشش نازک بر روی سطح ماتریس میتواند به مزایای آلیاژهای آمورف مبتنی بر آهن و کاهش هزینه مواد کمک کند. در حال حاضر مطالعات بیشتری در زمینه تهیه پوشش های آمورف بر پایه آهن با روش های معمولی روکش لیزری انجام شده است، اما میزان فاز آمورف پوشش ها کم است و پوشش ها به دلیل حرارت ورودی بالا و رقیق شدن زیاد، مستعد ترک های شکننده هستند. نرخ. در سالهای اخیر، توسعه فناوری روکش لیزری با سرعت فوقالعاده، طرح جدیدی برای تهیه پوششهای آمورف مبتنی بر آهن ارائه کرده است.
استفاده از فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا برای تهیه پوشش آمورف بر پایه آهن می تواند تا حد زیادی ترک خوردگی پوشش آمورف و مشکل محتوای آمورف کم را بهبود بخشد، به طور موثر مقاومت سایشی پوشش آمورف مبتنی بر آهن را بهبود بخشد و انتظار می رود که باعث ارتقاء آن شود. عملکرد عالی پوشش محافظ آلیاژ آمورف برای عمل تولید.
2. پوشش آلیاژی با آنتروپی بالا
آلیاژهای آنتروپی بالا به دلیل خواص مکانیکی عالی، خواص در دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی به یکی از کانون های تحقیقاتی در سال های اخیر تبدیل شده اند. بنابراین انتظار می رود پوشش آلیاژی با آنتروپی بالا نقش مهمی در زمینه حفاظت از مواد فلزی ایفا کند. پوشش آلیاژ آنتروپی بالا را می توان با فناوری روکش لیزری معمولی تهیه کرد، اما میزان رقت پوشش زیاد است و به راحتی ترک می شود. در سالهای اخیر، بسیاری از محققان از فناوری روکش لیزری با سرعت فوقالعاده برای تهیه پوششهای آلیاژی با آنتروپی بالا با نرخ رقت کم و بدون ترک استفاده کردهاند که توسعه پوششهای آلیاژی با آنتروپی بالا را به شدت ارتقا داده است.
فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا را می توان برای تهیه پوشش های آلیاژی با آنتروپی بالا بدون نقص استفاده کرد تا به طور موثر مقاومت در برابر سایش و خواص دمای بالا سطح قطعات را بهبود بخشد و پتانسیل توسعه زیادی در تهیه حفاظت از سطح قطعات دارد. پوشش های سد حرارتی
فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا دارای مزایای منحصر به فردی در تهیه پوشش آلیاژی با آنتروپی بالا است که می تواند به طور موثر نرخ رقت پوشش را کاهش دهد و از ترک خوردگی پوشش جلوگیری کند، که منجر به نمایش کامل خواص عالی بالا می شود. آلیاژ آنتروپی و ترویج کاربرد اولیه آن
3. پوشش کامپوزیت
پوشش مواد کامپوزیت عمدتاً به پوشش مواد کامپوزیتی زمینه فلزی تقویت شده با ذرات سرامیکی اشاره دارد که چقرمگی پلاستیکی بالای فلز و سختی بالا و مقاومت در برابر سایش بالا سرامیک را ترکیب می کند که می تواند به طور موثر مقاومت در برابر سایش مواد ماتریس را بهبود بخشد و خدمات را گسترش دهد. عمر قطعات در شرایط سایش سخت به عنوان بخش اتصال بین سرامیک و ماتریس، فلز دارای اثر بافر و گذار است که می تواند به طور موثر تنش پسماند و تمایل به ترک خوردگی پوشش را کاهش دهد و یکی از بالقوه ترین پوشش ها است.
پوشش کامپوزیت بر روی بستر فولادی کم کربن معمولی با سرعتهای مختلف اسکن تهیه شد و مشخص شد که زبری سطح پوشش روکش لیزری با سرعت فوقالعاده کوچکتر، ریزساختار ظریفتر و یکنواختتر و مقاومت در برابر الکتروشیمیایی است. خوردگی و خوردگی حرارتی با دمای بالا بهتر بود. در مقایسه با پوشش کامپوزیت ماتریس فلزی تقویت شده با ذرات سرامیکی روکش لیزری سنتی، روکش روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا دارای نرخ رقت کمتر و آسیب حرارتی فاز افزایش یافته است، بنابراین مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی را نشان می دهد.
در سالهای اخیر، نانولولههای کربنی (CNTs) به دلیل استحکام کششی بالا، استحکام ویژه، مدول یانگ، کرنش الاستیک، ابررسانایی خوب، خواص نوری و رسانایی حرارتی به یکی از کانونهای تحقیقاتی تبدیل شدهاند. نانولوله های کربنی پوشش داده شده با نیکل / پوشش های آمورف آمورف مبتنی بر آهن با استفاده از فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا با استفاده از نانولوله های کربنی به عنوان فاز تقویت کننده مواد کامپوزیت تهیه شدند. مطالعات نشان دادهاند که نانولولههای کربنی میتوانند چقرمگی پوششها را بهبود بخشند و از تشکیل ترکها جلوگیری کنند. علاوه بر این، از نانولوله های کربنی می توان برای روانکاری جامد استفاده کرد و به دلیل خاصیت خود روانکاری، ضریب اصطکاک پوشش ها را کاهش داد. با افزایش تعداد نانولوله های کربنی، مقاومت به سایش و مقاومت در برابر خوردگی بهبود می یابد.
به طور خلاصه، فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا را می توان برای تهیه پوشش مواد کامپوزیتی مورد استفاده قرار داد، و مورفولوژی پوشش و عملکرد خدمات بهتر از پوشش روکش لیزری سنتی است که منجر به ترویج کاربرد و ترویج پوشش کامپوزیت روکش لیزری می شود. تولید صنعتی.
4. پوشش سرامیکی
در تولید واقعی، بسیاری از قطعات تحت شرایط سایش در دمای بالا قرار دارند، مانند یاتاقانهای با دمای بالا، شفتهای بزرگ روتور توربین موتور و غیره. پوشش معمولی طلا یا پوشش کامپوزیت ماتریس فلزی برای ایجاد حفاظت کافی برای قطعات در چنین شرایط شدید دشوار است. به دلیل عملکرد ضعیف آن در دمای بالا، و مواد سرامیکی دارای نقطه ذوب و سختی بسیار بالایی هستند. انتظار می رود نقش مهمی در این زمینه ایفا کند. با این حال، در حال حاضر تحقیقات کمی در مورد پوشش سرامیکی روکش لیزری وجود دارد، عمدتاً به این دلیل که مشکل ترک خوردگی پوشش ناشی از ورودی گرمای بالا روکش لیزری مشکل است.
پوشش سرامیکی با سختی بالا را می توان با استفاده از فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا تهیه کرد. با این حال، در حال حاضر، تحقیقات زیادی در مورد پوشش سرامیکی روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا وجود دارد و سیستم های مواد سرامیکی قابل استفاده کمی وجود دارد، بنابراین لازم است کاربرد این فناوری در سیستم های مختلف مواد پوشش سرامیکی بررسی شود.
نتیجه گیری و چشم انداز
توسعه و ترویج فناوری روکش لیزری با سرعت فوقالعاده یک پیشرفت بزرگ در مهندسی سطوح مواد است که مزایای فناوری پوشش سطحی مانند آبکاری، پاشش حرارتی و رسوب بخار را با هم ترکیب میکند و با موفقیت گلوگاه کارایی را که محدودیتهای بزرگ را محدود میکند، حل میکند. کاربرد مقیاس تکنولوژی روکش لیزری سنتی پوشش با عملکرد عالی و بدون ترک تخلخل را می توان در شرایط سبز با هزینه کم تهیه کرد. چشم انداز توسعه گسترده ای دارد. اگرچه تحقیقات زیادی در مورد پوشش روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا در داخل و خارج از کشور در مقایسه با سایر فناوری های مهندسی سطح انجام شده است، اما هنوز در مرحله تحقیقات اولیه است. در توسعه فناوری روکش لیزری با سرعت بالا و مواد پوششی مقاوم در برابر سایش آن، حل دو مشکل زیر ضروری است:
1. سیستم، پایگاه داده فرآیند، ارزیابی و استاندارد کاربرد مواد روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا ایجاد شد. در حال حاضر، عدم توسعه سیستماتیک مواد روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا وجود دارد و اکثر محققان از پودر اسپری حرارتی یا سایر پودرهای آلیاژ تجاری استفاده می کنند که توسعه و کاربرد پوشش های روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا را محدود می کند. توسعه مواد پوشش لیزری با سرعت فوق العاده بالا باید با شرایط کاربرد واقعی آن، با در نظر گرفتن رابطه سازگاری بین پوشش و بستر (مانند ضریب انبساط حرارتی، تطبیق نقطه ذوب و ترشوندگی پوشش به بستر و غیره) ترکیب شود. بر این اساس، سیستم مواد پوشش مربوطه با محاسبه ترمودینامیکی توسعه یافته است. در عین حال، برای پودرها و بسترهای خاص، لازم است تأثیر پارامترهای فنی کلیدی بر روی ریزساختار و خواص پوشش بررسی شود و یک پایگاه داده ارتباطی سیستماتیک بین مواد روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا - پارامترهای فرآیند ایجاد شود. - خواص علاوه بر این، برای مواد روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا، توجه به استانداردهای ارزیابی و شاخص های کلیدی کیفیت پوشش و عملکرد خدمات ضروری است تا مرجعی برای کاربرد صنعتی لیزر فوق العاده پرسرعت ارائه شود. تکنولوژی روکش فلزی
2. فناوری آماده سازی مشترک فناوری روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا و سایر فناوری های اصلاح مواد برای به دست آوردن پوشش های با کیفیت بالاتر توسعه یافته است. برای از بین بردن بیشتر عیوب داخلی پوشش روکش لیزری با سرعت فوق العاده بالا و بهبود ریزساختار پوشش، تأثیر و مکانیسم فناوری های کمکی خارجی مانند میدان اولتراسونیک، ارتعاش مکانیکی، میدان الکترومغناطیسی و گرمایش القایی باید به طور فعال بررسی شود. و کیفیت پوشش و ریزساختار باید تا حد زیادی بهینه شود. علاوه بر این، فنآوریهای پس از تصفیه مانند عملیات ذوب مجدد سطح پوشش، عملیات ریسندگی قوی (PST)، عملیات نورد مکانیکی سطح اولتراسونیک (SMRT) برای بهبود بیشتر توپوگرافی سطح پوشش، دستیابی به قالبگیری نزدیک به شبکه، کاهش کاوش میشوند. هزینه پردازش سطح بعدی و بهینه سازی میدان تنش در داخل پوشش. ریزساختار داخلی و عملکرد سرویس پوشش بهبود یافته است.
شرکت فناوری لیزر Xi'an Guosheng یک شرکت با فناوری پیشرفته متخصص در تحقیق و توسعه، ساخت و فروش دستگاه روکش لیزری اتوماتیک، دستگاه روکش لیزری پرسرعت، دستگاه خاموش کننده لیزر، دستگاه جوش لیزری و تجهیزات چاپ سه بعدی لیزری است. محصولات ما مقرون به صرفه هستند و در داخل و خارج از کشور به فروش می رسند. اگر به محصولات ما علاقه مند هستید، لطفاً با ما در bob@gshenglaser.com تماس بگیرید.