激光熔覆技术制备网状衬垫的工艺研究(3)
，已经成功
用于很多精密零件的直接制造。3D打印的激光直接制造技术就是通过计算机控
制，用激光将合金粉末熔化，并跟随激光有规则地在金属材料上游走，逐层堆积
直接“生长”，直接根据零件CAD模型一步完成高性能金属零部件的“近终成
形”制造。这是一种与传统“去材”制造工艺截然不同的“材料制备/零件近终
成形一体化”的先进“增材”制造技术，具有低成本、短周期、数字化的显著特点，
不受零件形状和材料成分的限制。
因此， 本课题提出利用激光熔覆技术用 NiCrAlY粉末在 DZ4125 合金基体上
激光熔覆制备网状衬垫的方法，利用网格的分隔的作用，降低涂层的变形量， 从
而达到提高结合强度，增加使用寿命的目的。
1.2 影响激光熔覆的因素
激光熔覆是一种多学科交叉技术，在熔覆过程中涉及到物理、化学、材料科
学等方面。所以，影响到激光熔覆质量的因素非常多[21-26]
，可分为内部因素和外
部因素。其中，内部因素为熔覆粉末及衬底材料的物理、化学特性，如热膨胀系
数、热导率、熔点、润湿性、固溶度。外部因素为激光熔覆工艺参数(激光功率、
扫描速度、送粉速率、离焦量等)、环境条件(预热温度、保护气体种类及流量、
热处理条件)和激光参数(波长、功率、光束模式等)。
当选定激光器的种类后，激光功率即被固定。相对于激光参数，熔覆材料、
基底材料的种类和成分及工艺参数的可供选择范围广，可控性较好，对激光熔覆
层质量的影响较大。 但是， 相对于内部因素， 环境条件对熔覆层质量的影响较小。
1.2.1 熔覆材料的性质
为了获得高质量熔覆层，熔覆材料需满足以下条件：①粉末与衬底材料有相
近的熔点，降低熔覆层与衬底之间的稀释率；②界面结合处应减少脆性化合物的
形成，以保证结合界面的结合强度；③熔覆粉末和基体需有一定的延展性来减少
熔覆过程的组织应力和热应力，从而减少熔覆层的开裂倾向[27]
；④ 熔覆粉末和
衬底之间需要相近的热膨胀系数，同时相互之间的润湿性要好[28]
。
(1) 熔覆粉末的形状
粉末对熔覆质量的影响可分为两个方面，即直接影响因素和间接影响因
素。直接影响因素是指粉末的外形、表面积、成分等。间接影响是指粉末的分布和流场对激光束强度等造成影响，从而间接影响熔覆的质量。
在直接影响方面，唐英等[29]
发现，当粉末呈球形时，粉末良好的流动性，
保证粉末能够顺畅、均匀地到达衬底表面。当粉末形状复杂时，差的流动性导
致粉末的脉动输送，进而影响熔覆层宏观形貌。当增大粉末表面积时，粉末在
高温中滞留加热过程中，粉末易被氧化，在熔覆层中带入杂质元素，从而影响
熔覆质量。
(2) 熔覆粉末的化学成分
对于粉末的化学成分，唐英等[30]
经研究发现，Ni 宽化固相温度区间，降
低材料熔点， 使粉末具有良好的熔覆性能， 从而提高熔覆层的抗裂和高温性能。
粉末中添加的Si和 B，有两个作用。一方面，B、Si能够自行造渣，保护熔覆
层，防止熔覆层氧化。另一方面，B能与其它元素形成金属间化合物，既能降
低熔点，又能在熔覆层内起到弥散强化作用，进而提高熔覆层硬度。但是，当
B 含量过高时，晶界上会生成许多脆性化合物，如氧化硅酸盐化合物和碳硼化
合物，降低熔覆层的塑性、韧性，提高脆性，使熔覆层易产生裂纹等缺陷。 除