激光熔覆制备WC颗粒强化钴基合金涂层及其性能研究(3)
等[10,11]
。在这里主要介绍模具表面的激光熔覆技术。
1.2.3 激光表面熔覆技术
激光熔覆技术（Laser Cladding-LC）也称近形技术（Laser Engineering Net Shape-LENS）
或激光直接粉末沉积技术（Direct Laser Powder Deposition-DLPD）[12,13]
，是一种新型材料表
面改性技术。其目的就是利用能量高度集中的激光束在基体材料表面熔覆选定的特殊材料，
使基体材料表面具有所需要的性能[14]
。
与传统表面改性技术相比，激光表面熔覆技术具有以下显著特点[14,15]
：
① 在激光熔覆过程中，激光束能量密度高，加热冷却速度快，熔池内熔体凝固速度快，
使得晶粒细化、微观结构均匀化。
② 激光熔覆过程中高能密度的激光束会产生近似绝热的快速加热过程， 所以激光熔覆涂
层的热影响区面积小，变形大幅度降低，适合强化或修复一些对精度要求较高的零件。
③ 基体对熔覆层的稀释度可由激光的输入能量控制，涂层稀释度低，则受污染小，因此
能够保持原始材料的优异性能。
④ 合金粉末选择范围广， 可依据使用性能的要求， 进行不同熔覆材料体系的设计和选配，
获得理想的涂层。
⑤ 激光熔覆层的位置、尺寸和大小都可通过自动化操作进行精确的控制。采用多道多层
熔覆的方法还可以在工件表面制备大面积、大厚度的熔覆层，以满足不同机械设备零部件的使用需求。
激光表面熔覆技术这些独特的优点使得激光表面熔覆技术得到了快速的发展，且在修复
和强化失效模具等领域具有良好的应用前景。近年来已成为一种发展迅速、有潜力的表面改
性方法。
（1）激光熔覆工艺参数
激光熔覆是一种多学科交叉技术，涉及到物理、化学、材料科学等多方面。且激光熔覆
过程中热传导极其复杂，所以影响激光熔覆质量的因素非常多[16-21]
，分内部因素和外部因素。
内部因素为熔覆粉末和基体材料的物理、化学特性，如熔点、热膨胀系数、固溶度和润湿性
等。外部因素为环境条件（预热温度、热处理条件、保护气体种类及流量等）和激光熔覆的
工艺参数（激光功率、送粉速率、离焦量、扫描速度等）。
当激光器确定之后，可调节的工艺参数是有限的。
① 激光功率
在其它工艺参数不变时，激光功率的大小决定了激光注入熔池能量的多少。随着激光功
率的增大，熔高和熔宽均增大。一般情况下，稀释率也会随着激光功率的增加而增加。稀释
率过小，则熔覆层与基体不能很好的冶金结合；稀释率过大，则会破坏熔覆材料及基体的优
良性能并且增大开裂倾向。一般认为，稀释率控制在 2%-10%范围内可以获得质量较高的熔
覆层[22]
。
② 扫描速度
扫描速度与激光功率相似，其大小决定了激光束与熔覆材料作用的时间长短。在其它
工艺参数一定时，增大扫描速度与降低激光功率的效果相似。
③ 送粉速率
激光的能量除耗散的外，一部分用于融化粉末材料，一部分用于融化基体材料。当送粉
率过小时，基体材料就会被过分融化，稀释率过大，则熔覆层的硬度和耐磨性将会降低；而
送粉率过大时，首先粉末耗散的能量增加，基体无法充分熔化，另外过量粉末会对激光产生
屏蔽使得透光率下降，则熔覆粉末也得不到充分熔化，而无法与基体冶金结合。所以要选择
恰当的送粉率。
④ 离焦量
离焦量的主要影响对象是熔宽，当其它工艺参数一定时，熔宽与离焦量成正比，熔高与